几种密度泛函理论公式用于镧系硫属化合物计算的比较

以镧系元素La、Gd、Lu的硫属化合物为对象,系统考察几种密度泛函理论公式对镧系化合物计算的适用情况,考虑了相对论效应的影响. 计算结果显示,相对论效应引起的键长变化在十2Pm到-3Pm之间,引起的键能减小为0. 4～0. 6eV,与采用的密度泛函公式关系不明显. 不同的密度泛函公式对键长的计算结果影响也不太大,但对键能有显著影响,其中LDA(VWN)＋PW86X公式给出最好结果. 交换能梯度校正明显改善键能计算结果,而相关能梯度校正反而使之变差. 简单的X_α公式给出相当好的键能计算结果. 在考虑相对论效应和梯度校正以后,密度泛函理论方法给出比较可靠的键长数值,键能则仍然偏高,但不超过20％.     

黄酮类化合物的密度泛函理论研究

在混合密度泛函B3LYP理论下,用6-31G*基函数研究了几种典型黄酮类化合物分子的几何结构、电子结构和分子的静电势,讨论了电子结构和分子活性部位的关系.     

硫原子上亲核取代反应的密度泛函理论研究

在B3LYP/6-311 G(2df,p)的水平上,对反应X- CH3SCl(X=F,Cl,Br,I)进行了理论研究.计算结果表明:X-(X=Cl,Br,I)与CH3SCl作用时,实际发生的是在硫原子上而不是在碳原子上的亲核取代反应,而且属于加成-消去机理.但是F-与CH3SCl作用则容易发生脱质子反应.     

高精度相对论密度泛函计算方法

对适用于含重元素体系的高精度相对论密度泛函计算方法作简要的评述.结合本实验室的研究工作,重点介绍严格处理相对论效应的四分量相对论密度泛函计算方法和近似处理相对论效应的两分量和标量相对论密度泛函计算方法,包括零级规则展开近似(ZORA)方法及其改进和排除奇点的近似展开(SEAX)方法,以及适合处理局部包含重元素大体系的接合两分量-标量相对论(或非相对论)计算方法.     

高精度的非相对论与完全相对论密度泛函理论计算方法和程序

介绍非相对论与完全相对论密度泛函理论计算方法和相应的计算程序（ＮＲ／Ｒ－ＤＦＴ）的结构和功能。本程序是目前用密度泛函理论方法计算完全相对论总能量能达到最高精度的程序。利用本程序可以高精度地计算含重元素体系的总能量、分子轨道能级、原子化能、键合能、偶极矩，分析化学键性质等。     

全氟化合物热力学性质的密度泛函理论研究

用密度泛函理论B3LYP方法,在6-31G基组水平上,对12个全氟化合物分子进行了全优化计算,得到其分子零点振动能EZPV、热能校正值Eth、恒容热容CVΦ、标准熵SΦ以及配分函数lgQ等热力学参数,并计算了这些分子的电性拓扑状态指数Em.通过最佳变量子集回归建立了电性拓扑状态指数与热力学参数之间的QSPR模型,模型的相关系数R2分别为1.000,1.000,1.000,0.999和1.000,采用逐一剔除法得到的交叉验证相关系数R2cv分别为0.999,1.000,1.000,0.999和1.000,利用建构的数学模型得到热力学性质的相对平均误差分别为0.43%,0.41%,0.46%,0.41%和0.71%.从方程可以看出,F原子取代基数量是影响全氟化合物分子热力学参数大小的主要因素,检验证明所建模型具有良好的稳定性和预测能力.     

吡哆胺对1,4-二羰基化合物清除机理的密度泛函理论研究

吡哆胺（PM）能够清除生物体新陈代谢过程中产生的活性二羰基化合物,此类化合物能与体内的氨基酸作用生成有毒的吡咯类化合物。本文用密度泛函理论B3LYP方法在6-31G*基组水平上,研究了PM与OPA反应的机理。计算结果表明,该反应可通过两个连续的步骤完成。首先,通过竞争反应生成一个四氢吡咯类化合物;随后,该化合物经过平行反应脱水生成最终产物。理论上,反应过程中还有可能生成亚胺类化合物,但计算结果表明其为副反应。最后,本文讨论了空间位阻效应对反应性质的影响。所有计算结果与实验结果非常吻和。     

靛蓝及其取代物的密度泛函理论研究

运用量子化学中密度泛函理论(DFT)方法,在B3LYP／6-31G^ 水平上对靛蓝及其芳环4,4′-,5,5′-,6,6′-,7,7′-取代衍生物进行理论计算．探讨了F,Cl,Br,NO2,CH3O,CH3在不同位置的取代对分子的几何构型、电子结构和电子光谱的影响,获得与实验结果相一致的结论．还用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法在相同水平计算其电子光谱．结果表明靛蓝及其芳环取代衍生物的最低激发单重态(S1)均源自HOMO-LUMO(π-π^*)跃迁．     

密度泛函理论在分子磁学中的应用

通过对桥联双核铁的磁耦合常数的计算，探讨了密度泛函理论计算条件对计算 结果的影响。基于密度泛函理论下的破损态方法，着重讨论了双核 Fe(III)_2的 d~5-d~5电子通过氧桥的超交换作用。研究发现分子的反铁磁通道主要是Fe(III) d_yz和d_z~2与μ-O的p轨道形成的，具有π*/π*和σ*/σ*特征的超交换通道。     

密度泛函理论在分子磁学中的应用

通过对桥联双核铁的磁耦合常数的计算，探讨了密度泛函理论计算条件对计算 结果的影响。基于密度泛函理论下的破损态方法，着重讨论了双核 Fe(III)_2的 d~5-d~5电子通过氧桥的超交换作用。研究发现分子的反铁磁通道主要是Fe(III) d_yz和d_z~2与μ-O的p轨道形成的，具有π*/π*和σ*/σ*特征的超交换通道。     

Ag在MgF2(010)表面吸附的密度泛函理论研究

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理赝势法, 对MgF2(010)面及吸附Ag的构型进行了优化, 并计算了MgF2(010)面吸附Ag体系的吸附能、 电子结构和光学性能. 结果表明, MgF2(010)面能隙低于体相, 态密度分裂, 出现表面态. Ag在MgF2(010)面的吸附属于稳定的化学吸附, 最佳吸附位为最外层F的四重穴位. 吸附机理主要表现为Ag的4p轨道与第二层的Mg的2p和3s轨道之间发生相互作用, 有少量电荷从Ag向Mg迁移. 吸附Ag后, 可见光波段的光吸收增加, Ag吸附后将使体系在可见光波段出现吸收峰.     

1-乙胺基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐吸收CO_2的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)对离子液体1-乙胺基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([NH2e-mim][BF4])吸收CO_2的反应机理进行了研究.在B3LYP/6-311++G(d,p)计算水平下,对离子液体[NH2e-mim][BF4]的结构及与CO_2反应的中间体、过渡态和产物进行了全优化,获得了优化结构的构型参数、振动频率和热力学数据.利用自然键轨道(NBO)分析了离子液体[NH2e-mim][BF4]和CO_2的自然电荷布居.计算结果表明,通过阳离子[NH2e-mim]+自偶解离产生的阳离子[NH3e-mim]2+能与阴离子[BF4]-结合形成更强的离子键.根据反应吉布斯自由能变(ΔG0—)和焓变(ΔH0—)的计算结果,判断离子液体[NH2e-mim][BF4]吸收CO_2按理论摩尔比2∶1分步进行反应,吸收过程中质子的转移需克服52.51 k J/mol的能垒.     

中性水杨醛亚胺镍催化烯烃聚合反应链引发机理的密度泛函研究

采用密度泛函理论(DFT),以乙烯为模型,在B3LYP/LANL2MB水平上研究了中性水杨醛亚胺镍催化烯烃聚合反应链引发机理.通过几何构型全优化,得到了链引发阶段的反应物、产物、中间体和过渡态的最可几构型.由于该催化剂中,与中心原子N i相联接的配体不对称性,使得反应存在两条可能路径(路径A甲基位于N i—O键的对位,路径B甲基位于N i—N键的对位).分别对这两条路径进行了分析和比较.结果表明反应并不只是简单地按一条路径进行,而是通过相互竞争,最终使反应在两条路径间转换,形成一条在能量上最为有利的反应途径.     

Theoretical Study on a 42 T Model of Beta Zeolite by Density Functional Theory Simulation

Density functional theory was applied to study the structure of Beta zeolite. A model cluster containing 41Si atoms, 1 Al atom, 70 O atoms and 29 H atoms was constructed. The model structures were optimized using the Becke＇s three-parameter hybrid method with the Lee-Yang-Parr correlation functional （B3LYP） and the 6-31G basis set applying the Gaussian03 program package. The NMR parameters were calculated to validate the rationality of the model. It was found that in the optimization models, all O-H bond lengths were in range of 0.984-0.985A^°, among which the model with O-H bond length of 0.98478A^° was more stable than the others. The ^1H and ^27Al chemical shifts of the most stable model were 4.03434 and 55.74 ppm, which were pretty consistent with Larry＇ s experimental data of 4.1 and 54 ppm. The relationship between other structure parameters and total relative electric energy has also been found. All the results exhibit that the 42 T （the total number of Si and Al atoms is 42） model has common properties of the standard of zeolite Beta.     

乙烯自由基与臭氧反应的DFT计算研究

采用密度泛函B3LYP/6-311G**水平计算研究了O3氧化乙烯基（C2H3）的机理,全参数优化了反应势能面上各驻点的几何构型,用内禀反应坐标（IRC）计算和频率分析方法,对过渡态进行了验证.结果表明，乙烯基（C2H3）与O3之间有很强的反应活性.     

催化反应制备碳化硅纳米粉体的密度泛函理论计算及实验研究

以Si_(55),Si_(43)M_(12)和Si_(37)M_(18)(M=Fe,Co或Ni)团簇为模型,采用密度泛函理论(DFT)研究了Fe,Co及Ni纳米团簇催化硅粉转化为SiC的机理.计算结果表明,Fe,Co及Ni纳米催化剂先与Si形成合金,拉长并弱化Si—Si键的强度,起到活化Si粉的作用;合金的形成有利于C原子的吸附及Si原子和C原子间的反应;Fe的催化能力强于Co和Ni.在此基础上,以Si粉和酚醛树脂为原料,以Fe,Co及Ni硝酸盐为催化剂前驱体,通过微波加热反应制备了3C-SiC纳米粉体.研究了催化剂种类、反应温度、催化剂用量和反应时间等对制备3C-SiC纳米粉体的影响.结果表明,催化剂Fe,Co和Ni的加入均可显著降低3C-SiC的合成温度.当以2.0%(质量分数)的Fe为催化剂时,Si粉在1100℃下反应30 min后即可全部转化为3C-SiC纳米粉体;而在相同条件下,无催化剂时Si粉的完全转化温度为1250℃;Fe的催化效果优于Co和Ni,与DFT计算结果吻合.     

元素电负性和硬度的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论的DFT LDA、DFT LDA/NL和改进的Slater过渡态方法,把元素的电离能和电子亲合能的计算扩展到周期表的103种元素.并用有限差分方法计算了这103种元素的电负性和硬度.计算中考虑了相对论效应.计算结果比以前Robles等用密度泛函理论的XGL和Xα近似的交换相关泛函的计算结果有所改进,更接近实验值.     

正、负和中性TiP10团簇结构与电子性质的密度泛函研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法研究了正、负和中性TiP10团簇的几何构型和电子结构. 计算结果表明, 中性TiP10团簇的基态构型为金属夹心结构, 正、负离子团簇同样具有该基态稳定结构. 通过对基态稳定结构的分子轨道分析表明, δ键对形成夹心结构起到重要作用. 理论计算得到的中性TiP10团簇的垂直和绝热电离能分别为7.84和7.68 eV, 垂直和绝热电子亲和势分别为3.18和3.35 eV.