氯化1-乙基-3-甲基烷基咪唑分子结构及其氢键作用能的密度泛函研究

采用量子化学密度范函方法计算研究了氯化1-乙基-3-甲基咪唑盐（[EMIM]C1）正负离子间相互作用的平衡构型和Cl^-离子从不同方位与咪唑阳离子的结合能．计算发现Cl^-可在咪唑环平面上结合形成离子键，其结合能为．368．97kJ／mol，还可与环上的三个H原子形成氢键，其氢键键长和结合能分别为0．2000nm／-378．03kJ／mol、0．2339nm／-344，69kJ／mol和0．2301nm／-346，01kJ／mol．结合能包括氢键作用能和正负离子的静电作用能，后者为主要贡献．从理论上展示了该离子液体的氢键结构．     

UO22＋•nH2O和PuO22＋•nH2O (n＝2, 4, 5, 6)密度泛函理论研究

首先用密度泛函理论(DFT)方法研究了铀酰和钚酰离子的几何与电子结构, 计算结果与实验基本符合, 表明DFT方法也能用于含铀和钚重原子的化合物计算. 然后对铀酰和钚酰水合离子的几何构型、Mulliken集居数分布以及铀酰(钚酰)与配体水分子的结合能进行计算, 计算结果表明UO₂^2＋•5H₂O和PuO₂^2＋•5H₂O分别为铀酰和钚酰系列水合离子中最稳定的配合物.     

通过密度函数理论表征炭质吸附剂的孔径分布

通过密度函数理论（DFT-DensityFunctionalTheory）对炭质吸附剂的孔径分布进行了表征。该法以多孔固体上N2吸附分子模型为依据，用一种方法对多孔固体的孔径分布从微孔到大孔范围进行确定。本文用该法对自制的聚丙烯腈活性炭纤维、国产煤质活性炭及日本产活性炭微球等六种炭质吸附剂的孔径分布进行了表征。     

取代基对卟吩结构和性质的影响

运用密度泛函理论(DFT) B3LYP/6-31G(d, p)方法, 对卟吩及其被取代基—CH=CH₂、—COCH₃、—CHOHCH₃、—CHNH₂CH₃或—CHSHCH₃所修饰后的分子构型进行了优化. 同时, 对其电子吸收光谱与核磁共振氢谱也进行了量化计算. 结果表明, 这些取代基有着各自不同的空间构象, 对卟吩环的整体结构没有很大的扰动. 然而, 它们重新调整了卟吩环中原子电荷的分布, 改变了前线分子轨道(LUMO-HOMO)能隙, 结果导致卟吩的吸收光谱与¹H NMR均发生了相应的改变.     

水杨醛乙酰腙席夫碱作为Al3+荧光探针分子的理论研究

用密度泛函理论和含时密度泛函理论研究了实验上合成的一种基于水杨醛席夫碱的Al~(3+)荧光探针的性质.通过优化探针分子及其与Al~(3+)形成的配合物可能存在的异构体的几何结构,并模拟各异构体的电子吸收光谱,找到了最可能存在的异构体.最后模拟了它们的荧光光谱,进一步验证了前面推测的异构体的正确性,加深了人们对这一探测过程的认识.     

(XN)4R4簇合物的结构与化学键

用密度泛函理论,在B3LYP/6-311G水平上,对(XN)4R4 (X=C,Si,Ge;R=H,CH3,NH2,OH)及合成的先驱化合物(XN)2R2进行几何构型、电子结构、振动频率和化学反应焓变等进行了研究.结果表明,(RCN)4比(CNR)4更稳定.所有簇合物的零点能EZP值,R=H时最小,R=CH3时最大,R配位原子依次为C、N和O时,EZP值逐渐减小.     

第一性原理计算钛酸铅A位掺杂对其负热膨胀性的影响

近年来,实验发现钛酸铅基材料具有负热膨胀性,且其热膨胀程度会受到掺杂元素的影响. 目前所研究的A位掺杂体系中,仅Cd原子掺杂能使钛酸铅负热膨胀性增强. 所以研究A位掺杂钛酸铅,比较Cd原子与其他原子在掺杂钛酸铅时化学键的异同,有助于深刻理解钛酸铅负热膨胀的本质. 本文利用第一性原理,分别优化了Sr、Ba、Cd掺杂钛酸铅的晶格常数,计算了它们的态密度和电荷密度. 结果表明Cd―O键的共价性强于Pb―O键,而Ba―O键和Sr―O键几乎呈离子性,Ba/Sr对Pb的替代削弱了化合物的共价性,降低了自发极化强度. 与实验测量的热膨胀系数对比可以发现,A位原子与氧原子之间的共价性增强,化合物负热膨胀程度升高;若A位原子与氧原子之间的共价性削弱,负热膨胀程度降低. 可见A位原子与氧原子之间的共价性影响了钛酸铅基化合物负热膨胀性.     

(ClAlNH)n簇合物的结构与稳定性

用量子化学从头算方法（HF／6－31G）和密度泛函理论（DFT）的B3LYP方法，以6－31G标准基组加一个极化函数，对（ClAlNH)n(n=1-10)簇合物的几何构型，电子结构和红外光谱进行了优化，并讨论了聚合反应（ClAlNH)m→(ClAlNH)n的热力学效应，结果表明，（ClAlNH)n系列簇合物的基态稳定结构为Cs(n=1),D2h(n=2),D3h(n=3),Td(n=4),Cs(n=5),D3d(n=6),Cs(n=7),S4(n=8),D3h(n=9),C2h(n=10,n=2,4,6,8,10等偶数对应的（ClAlNH)n簇化合物的结构比n等于奇数量更稳定。     

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.     

全氟烷基磺酸酯C-O键断裂的同面SN2反应

用密度泛函理论研究了CF3SO3CF2CF3 F^-的碳氧键断裂反应的机理。首先，用DFT方法优化了反应物、中间体、过渡态、产物的平衡构型，分析了碳氧键断裂反应的势能面变化，发现在SN2反应机理中，除了S-O断裂SN2反应外，引起C-O键断裂的同面进攻也是一个可能的反应途径。理论计算表明，最终反应的产物是受热力学控制的，S-O键的断裂绝对地优于C-O的断裂。因此，C-O断裂的同面机理虽然是可能的，但却难以被实验观察到，本文还讨论了端基-CF3在同面SN2反应中的邻位效应，以及基组对这个效应的影响。