电子转移反应O2+O2·-→O2·-+O2的从头算研究

利用abinitio方法,在UHF,UMP2及不同基组3-21G,6-31G^*,6-311+G^*和UMP2(full)/6-311+G^*水平上,研究了O~2/O~2^.^-自交换电子转移反应。优化了电子转移前后反应物和产物的结构,研究了体系能量的变化,计算了自交换电子转移反应的内重组能。对UHF方法和UMP2方法的计算结果进行了比较,并与实验结果进行了对照。结果表明UHF方法由于没有考虑组态相互作用,计算结果存在较大偏差,UMP2(full)/6-311+G^*水平上的计算结果与实验值吻合较好。在UMP2(full)/6-311+G^*水平上计算了气相自交换电子转移反应速率常数。在优化了电子转移复合物结构的基础上考虑了溶剂效应的影响,计算了水溶液中的溶剂重组能。研究结果表明O~2/O~2^.^-体系电子转移反应的活化能主要来源于溶剂重组能的贡献。最后计算了该反应在水溶液中的反应速率常数。理论计算结果与实验值吻合得很好。     

1, 2-二硒方酸气相酸性和芳香性的理论研究

在RHF/6-311G^*^*水平优化得到1,2-二硒方酸(3,4-二羟基-3-环丁烯-1,2-二硒酮)三种平面构象异构体的平衡几何构型。进一步用MP2(full)/6-311G^*//RHF/6-311G^*^*方法计算三种异构体的单点能量,发现ZZ型异构体是能量最低构象,且ZZ和ZE型能量非常接近。用优化的最稳定构象ZZ型异构体在RHF/6-311G^*^*//RHF/6-311G^*^*,RHF/6-311+G^*^*//RHF/6-311+G^*^*,MP2(full)/6-311+G^*^*//RHF/6-311+G^*^*和B3LYP/6-311+G^*^*//B3LYP/6-311+G^*^*水平计算其气相酸性[ΔGⅲ~(~2~9~8~K~)]和同键反应芳香性稳定化能(HASE)。用基团加和法(groupincrementapproach)在RHF/6-311+G^*^*//RHF/6-311+G^*^*和B3LYP/6-311+G^*^*//B3LYP/6-311+G^*^*水平计算其磁化率增量(Λ)。计算结果指出标题化合物的键长发生了平均化,同键反应芳香性稳定化能和磁化率增量均为负值,表明它具有芳香性,实现了标题化合物芳香性的几何、能量和磁性的判定。     

开壳层元素簇合物BCHe^2+的几何构型和成键性质研究

本文用ab initio方法研究了开壳层元素簇合物BCHe^2^+基态的三种几何构型, 即线形BC-He^2^+, CB-He^2^+和T形(He在B-C键中点上方)的稳定性半讨论了其成健性质。计算了势能曲线。计算是在6-31G^*, 6-311G^*^*, 6-311+G^*^*,6-311++G^*^*, 6-311G^*^*(2df)和6-311G(3df,2p)基组下, 用UHF, MP2, PMP2,MP4(SDTQ), CISD和ST4CCD方法完成的。结果表明, He与B和C之间有弱键存在。三种构型之间的能量差别不大, 其结构都是非刚性的。在我们所查阅文献范围内, 本工作尚属首次。     

亚稳分子O~2(b^1∑^+~g)猝灭反应研究

在流动余辉装置中,利用镍金属表面催化氧原子复合的方法,产生了高浓度的亚稳态O~2(b^1∑^+~g)。采用准一级近似的方法,测定了O~2(b^1∑^+~g)被15种分子猝灭的速率常数,其大小在10^-12～10^-14cm^3·molecule^-1·s^-1数量级范围内,用电子－振动(E-V)能量转移模型分析了各种分子猝灭反应的机理,结果表明猝灭速率常数的大小与试剂分子中的C----H,N---H以及O-----H键的数目密切相关;同时,我们的结果也表明,分子的其它特性将对O~2(b)的猝灭反应也起着重要的作用。     

O~3＋NH→HNO＋O~2反应机理的量子化学研究

用密度泛函(DFT)的B3LYP方法(6－31++G^*^*)研究了臭氧与NH自由基反应的微观机理,优化得到反应途径上的反应物,过渡态,中间体和产物的构型,通过振动分析对过渡态和中间体进行了确认。对单点用QCISD(T)/6－31++G^*^*方法计算能量,同时进行零点能校正。研究结果表明：NH与O~3反应有两条不同的反应通道,且均表现为亲电反应特征,两条不同的反应均为强放热反应。     

O~3＋NH→HNO＋O~2反应机理的量子化学研究

用密度泛函(DFT)的B3LYP方法(6－31++G^*^*)研究了臭氧与NH自由基反应的微观机理,优化得到反应途径上的反应物,过渡态,中间体和产物的构型,通过振动分析对过渡态和中间体进行了确认。对单点用QCISD(T)/6－31++G^*^*方法计算能量,同时进行零点能校正。研究结果表明：NH与O~3反应有两条不同的反应通道,且均表现为亲电反应特征,两条不同的反应均为强放热反应。     

亚稳分子O~2(b^1∑^+~g)猝灭反应研究

在流动余辉装置中,利用镍金属表面催化氧原子复合的方法,产生了高浓度的亚稳态O~2(b^1∑^+~g)。采用准一级近似的方法,测定了O~2(b^1∑^+~g)被15种分子猝灭的速率常数,其大小在10^-12～10^-14cm^3·molecule^-1·s^-1数量级范围内,用电子－振动(E-V)能量转移模型分析了各种分子猝灭反应的机理,结果表明猝灭速率常数的大小与试剂分子中的C----H,N---H以及O-----H键的数目密切相关;同时,我们的结果也表明,分子的其它特性将对O~2(b)的猝灭反应也起着重要的作用。     

芳烃硝化中的NO_2~++NO→NO_2+NO~+电子转移

用电子转移半经典理论,在谐振势近似下,导出交叉反应电子转移的动力学模型,在UHF/6-31G基组水平上,优化电子转移NO_2~++NO→NO_2+NO~+的碰撞络合物结构,用线性反应坐标研究了电子转移反应的透热势能面,反应活化能,电子转移矩阵元等动力学参量,对此交叉反应及相应的自交换反应体系NO_2~+/NO_2和NO~+/NO作动力学计算,得这3个基元步骤的活化能分别为81.4,128.8,和39.3KJ·mol~1.用过渡态结构参数估算溶剂重组对活化能的贡献,计算了300K时的速率常数.高的活化能垒可能影响NO_2~+在芳烃硝化中作为氧化剂的反应活性.     

trans-[(en)~2(NO~2)Co(O~2CC~5H~5N)]^2^+/Fe(Ⅱ)间电子转移反应动力学及机理研究

合成了新型Co(Ⅲ)配合物trans-[(en)~2(NO~2)Co(O~2CC~5H~5N)](ClO~4)~2, 并通过紫外可见光谱、红外光谱、元素分析和X射线单晶衍射分析进行了表征。同时分别以[Fe(CN)~6]^4^-和[Fe(CN)~5(H~2O)]^3^-作为还原剂, 考察了该配合物被还原的反应动力学行为。结果表明两反应体系分别按外配位界机理和内配位界机理进行电子传递。在25℃, Ⅰ=0.5mol·L^-^1,trans-[(en)~2(NO~2)Co(O~2CC~5H~5N)]^2^+/[Fe(CN)~6]^4^-反应体系的前驱配合物离子对形成常数Q~i~p=29mol^-^1·L, 电子转移速率常数k~e~t=2.4×10^-^4s^-^1,电子转移过程的活化焓△H^≠~e~t和活化熵△S^≠~e~t分别为1.2×10^2kJ·mol^-^1和5.0×10^2J·mol^-^1·K^-^1。在40℃, pH=8.0, Ⅰ=0.1mol·L^-^1,trans-[(en)~2(NO~2)Co(O~2CC~5H~4N)]^2^+/[Fe(CN)~5(H~2O)]^3^-反应体系前驱双核配合物分子内电子转移速率常数为7.0×10^-^5s^-^1。最后讨论了分子轨道对称性, 两金属中心氧化还原电势差等因素对电子转移速率的影响。     

溶液中M（H2O）6^2＋／3＋（M=V,Cr,Mn,Fe,Co）自交换电子转移体系内层重组能和活

通过建立电子转移过程的活化模型和重组模型,提出了用量子化学从头算方法研究电子转移过程内层重组能和活化能的新方法。在UMP2／6－311G水平上获得了5对过渡金属水合离子体系M（H2O）6^2 /3 (M=V,Cr,Mn,Fe,Co)自交换反应的内层重组能和活化能,获得了与Marcus电子转移理论相一致的结果。     

HNCO + CN反应途径的从头计算

在6-311G(d, p)基组水平上, 采用全电子的UMP2方法对HNCO和CN自由基的反应途径进行了研究, 结果表明, 反应存在如下两条反应通道: HNCO + CN→NCO + HCN (1); HNCO + CN→HNCN + CO (2). 其中反应(1)是吸氢反应, 氢转移过程在分子间以协同方式进行, UMP2(full)/6-311G(d, p)计算位垒是 20.80 kJ/mol, 在反应的温度区间(1000~2100 K), 传统过渡态理论得出的速率常数值范围是0.32×10^−11~6.9×10^−11 cm³·mol^−1·s^−1, 支持了实验预测结果. 反应(2)是分步反应, 在反应途径上存在分子中间体, UMP2(full)/6-311G(d, p)计算位垒为83.42 kJ/mol. 反应通道(2)的位垒大于反应通道(1).     

S~2O~8^2^-处理的ZrO~2固体超强酸上的正丁烷异构化反应

首次报道了由浸渍过硫酸根的方式制备固体超强酸。讨论了焙烧温度、浸渍浓度以及ZrO~2前驱体沉淀条件对样品性质的影响,并研究了它们对正丁烷异构化反应性能。实验结果表明,600-650℃焙烧、0.25-0.50mol/LS~2O~8^2^-浸渍反加沉淀的ZrO~2具有最高超强酸性。与相同条件下制备的SO~4^2^-/ZrO~2相比,S~2O~8^2^-/ZrO~2上正丁烷250℃异构化活性是SO~4^2^-/ZrO~2的2倍,可能是由于它具有较多的中强酸位并具有与SO~4^2^-/ZrO~2不同的活性位结构。     

Ru(bipy)~3^2^+/Ru(phen)~3^2^+-C~2O~4^2^——Ce~Ⅳ化学发光反 应动力学模型 的研究

根据Ru(bipy)~3^2^+/Ru(phen)~3^2^+-C~2O~4^2^--Ce~Ⅳ(bipy=2,2'-联吡啶,phen=1,10-邻菲咯啉)化学发光反应建立了该化学发光反应的动力学模型,根据模型计算出该反应的发光强度-反应时间曲线上升及下降阶段的反应速率常数、发光强度最大值及其出现的时间等。发光强度最大值及发光强度-反应时间曲线下的面积均可用于定量分析。     

Ru(bipy)~3^2^+/Ru(phen)~3^2^+-C~2O~4^2^——Ce~Ⅳ化学发光反 应动力学模型 的研究

根据Ru(bipy)~3^2^+/Ru(phen)~3^2^+-C~2O~4^2^--Ce~Ⅳ(bipy=2,2'-联吡啶,phen=1,10-邻菲咯啉)化学发光反应建立了该化学发光反应的动力学模型,根据模型计算出该反应的发光强度-反应时间曲线上升及下降阶段的反应速率常数、发光强度最大值及其出现的时间等。发光强度最大值及发光强度-反应时间曲线下的面积均可用于定量分析。     

硝酸甲与硝酸乙酯的结构、振动频率和热力学性质的密度函数 理论(DFT)研究

用密度函数理论(DFT)的BLYP和B3LYP方法,取6-31G,6-31G^*,6-31G^*^*,6-311G,6-311G^*和6-311G^*^*六种基组,对硝酸甲酯和硝酸乙酯的几何构型和红外振动频率进行了计算研究.结果表明,B3LYP方法在采用极化基组(6-31G^*,6-31G^*^*,6-311G^*和6-311G^*^*)时计算得到的结果均较好,适用于硝酸酯类化合物的研究.而BLYP方法无论采用何种基组均不适用;运用校正后的B3LYP/6-31G^*频率(校正因子0.975)计算得到的热力学性质(C^o~p,H^o和S^o)与实验结果较吻合。     

硝酸甲与硝酸乙酯的结构、振动频率和热力学性质的密度函数 理论(DFT)研究

用密度函数理论(DFT)的BLYP和B3LYP方法,取6-31G,6-31G^*,6-31G^*^*,6-311G,6-311G^*和6-311G^*^*六种基组,对硝酸甲酯和硝酸乙酯的几何构型和红外振动频率进行了计算研究.结果表明,B3LYP方法在采用极化基组(6-31G^*,6-31G^*^*,6-311G^*和6-311G^*^*)时计算得到的结果均较好,适用于硝酸酯类化合物的研究.而BLYP方法无论采用何种基组均不适用;运用校正后的B3LYP/6-31G^*频率(校正因子0.975)计算得到的热力学性质(C^o~p,H^o和S^o)与实验结果较吻合。     

非金属氧化—还原对MO2／MO2^—（M=N,S,CI）的电子转移反应动力学

以Marcus-Hush电子转移理论为基础，提出了用量子化学密度泛函方法研究自交换和异交换电子转移反应的理论方案。在DFT B3LYP／6－311＋G（2D）水平上研究了溶液中MO2／MO2^-，SO2／SO2^-和CIO2／CIO2^-等3个氧化－还原对的自交换以及它们之间的6个交叉电子转移反应的动力学性质，获得了与实验较为一致的结果。     

Al2F2分子结构与稳定性的ab initio计算研究

用abinitio方法在UMP2/6-311G(d)水平下计算了Al2F2分子可能的异构体构型和AlF二聚化成Al2F2分子的反应能。UMP2/6-311G(d)和UQCISD(T)/6-311+G(3df)//UMP2/6-311G(d)水平下的能量值均说明具有D2h对称性、1^Ag电子态的异构是Al2F2分子的最稳定构型,其Al-F键长为0.19074nm,键角Al-F-Al和F-Al-F分别为104.62°和75.38°,以及两个强振动,441.27cm^-1和401.93cm^-1,均与实验结果相符合。电子结构分析表明,具有D2h对称性的异构体的活性中心在2个Al原子上,在形成衍生物时是主要的反应加成位置。在UMP2/6-311G(d)和UQCISD(T)6-311+G(3df)//UMP2/6-311G(d)水平下得到了AlF二聚化能量分别为-75.01kJ/mol和-66.07kJ/mol,与文献估计算基本一致,说明AlF二聚化反应能量上是有利的。     

非线性体系S~2O~8^2^——ClO~2^——S^2^-化学反应研究

对于新发现的S~2O~8^2^--ClO~2^--S^2^-体系在CSTR实验中铂电位的振荡现象、以及Batch实验中铂电位、pH值的非线性现象进行了报道。分析了该体系的自催化过程,提出了反应的几个步骤所对应的化学方程式,并且对自催化机理进行了初步的分析。     

非线性体系S~2O~8^2^——ClO~2^——S^2^-化学反应研究

对于新发现的S~2O~8^2^--ClO~2^--S^2^-体系在CSTR实验中铂电位的振荡现象、以及Batch实验中铂电位、pH值的非线性现象进行了报道。分析了该体系的自催化过程,提出了反应的几个步骤所对应的化学方程式,并且对自催化机理进行了初步的分析。