密度泛函理论和从头算方法对富勒烯分子静电势的比较研究

分别在Hartree-Fock和密度泛函B3LYP理论下,用6-31G*基组研究了C60和C70分子的静电势,比较了这方法计算得到上述分子静电势值的大小,静电势图形和静电势差值曲线,分析了富勒烯的电子相关效应.     

钒氧阴离子团簇与小分子碳氢化合物反应的实验和理论研究

为了在分子层次上揭示相关催化反应的机理, 人们对过渡金属氧化物团簇与碳氢化合物分子反应进行了大量研究. 相比于过渡金属氧化物团簇阳离子, 阴离子对一些碳氢化合物的活性弱得多, 因此研究还很少. 在本工作中, 我们通过激光溅射产生钒氧团簇阴离子VxOy, 产生的团簇在接近热碰撞条件下与烷烃(C2H6和C4H10)以及烯烃(C2H4和C3H6) 在一个快速流动反应管中进行反应, 飞行时间质谱用来检测反应前后的团簇分布. 在VxOy与烷烃的反应中, 生成了产物V2O6H-和V4O11H-; 在与烯烃的反应中, 产生了相应的吸附产物V4O11X-(X=C2H4或C3H6). 密度泛函理论计算表明: V2O-6和V4O-11可以活化烷烃(C2H6和C4H10)的C—H键, 也可以与烯烃(C2H4和C3H6)发生3+2环化加成反应形成一个五元环结构(-V-O-C-C-O-), C—H键活化与环加成反应都需经历可以克服的反应能垒. 理论计算与实验观测结果相符合. V2O-6和V4O-11团簇都具有氧原子自由基(O·或O-)的成键特征, 活性O-物种也经常出现在钒氧催化剂表面, 因而本研究在分子水平上, 揭示了表面活性氧物种与碳氢化合物反应的机理.     

烷基吡啶及氯化铝正负离子结构的密度泛函研究

采用量子化学密度泛函方法对N-烷基吡啶阳离子和阴离子AlCl4-,Al2Cl7-和Al3Cl10-进行了全优化计算,得到了阴阳离子的几何构型和净电荷分布.计算发现,吡啶环上的电子数符合4n 2规则,具有芳香性.吡啶阳离子的LUMO轨道主要由环上原子的2pz所贡献,是反键π分子轨道.AlCl4-,Al2Cl7-和Al3Cl10-的HOMO轨道主要由Cl原子的2px所贡献.推测吡啶阳离子的LUMO与阴离子的HOMO相互作用形成离子液体分子.     

用密度泛函理论研究Lennard-Jones 流体在狭缝中的相平衡

用改进的基础度量理论(modified fundamental measure theory, MFMT)和密度Taylor展开分别表达过剩自由能中的短程作用和色散作用. 流体分子与狭缝壁之间的相互作用以10-4-3势能函数表达. 由巨势最小原理确定Lennard-Jones (LJ)流体在狭缝中的密度分布和过剩吸附量, 所得结果与分子模拟数据吻合良好. 根据平衡时两相温度, 化学势及巨势相等, 计算了LJ流体在狭缝中的相平衡.     

一种软包装超级电容器及其高电压模块

超级电容器是一种介于电池与传统电容器之间的新型储能器件，具有高能量密度、高功率密度的双重特性。超级电容器可以配合燃料电池、锂离子电池作为电源系统，解决电动汽车在加速、爬破、刹车时单一电池无法克服的问题；超级电容器也可以作为太阳能、风能等绿色发电系统储能装置；它亦可以作为电子、通讯、医疗等设备的主力电源。为此，在近20年来，超级电容器成为发达国家（美国、俄罗斯、日本、澳大利亚以及欧洲国家）重点投资研究开发项目，并于20世纪80年代国际各大电气公司把多种超级电容器陆续投放市场。     

钒氧阴离子团簇与小分子碳氢化合物反应的实验和理论研究

为了在分子层次上揭示相关催化反应的机理, 人们对过渡金属氧化物团簇与碳氢化合物分子反应进行了大量研究. 相比于过渡金属氧化物团簇阳离子, 阴离子对一些碳氢化合物的活性弱得多, 因此研究还很少. 在本工作中, 我们通过激光溅射产生钒氧团簇阴离子VxOy, 产生的团簇在接近热碰撞条件下与烷烃(C2H6和C4H10)以及烯烃(C2H4和C3H6) 在一个快速流动反应管中进行反应, 飞行时间质谱用来检测反应前后的团簇分布. 在VxOy与烷烃的反应中, 生成了产物V2O6H-和V4O11H-; 在与烯烃的反应中, 产生了相应的吸附产物V4O11X-(X=C2H4或C3H6). 密度泛函理论计算表明: V2O-6和V4O-11可以活化烷烃(C2H6和C4H10)的C—H键, 也可以与烯烃(C2H4和C3H6)发生3+2环化加成反应形成一个五元环结构(-V-O-C-C-O-), C—H键活化与环加成反应都需经历可以克服的反应能垒. 理论计算与实验观测结果相符合. V2O-6和V4O-11团簇都具有氧原子自由基(O·或O-)的成键特征, 活性O-物种也经常出现在钒氧催化剂表面, 因而本研究在分子水平上, 揭示了表面活性氧物种与碳氢化合物反应的机理.     

分子线电导问题的密度泛函研究: 分子-电极耦合形貌以及分子间相互作用对传输特性的影响

采用基于密度泛函(DFT)的非平衡态Green函数方法(non-equilibrium Green functions, NEGF), 计算了耦合于两个面心立方Au(111)表面间的对苯二硫酚(Di-thiol benzene, DTB)分子的电导性质. 讨论了偏压、分子-表面耦合形貌、分子间相互作用等因素对电荷传输特性的影响. 结果显示, DTB分子顶端H原子的存在会显著降低分子的透射系数, 减小分子的微分电导(dI/dV). 当在两极间移动分子时, 电导存在极大值. 分子间的相互作用会显著改变分子的输运性质.     

Hartree-Fock与密度泛函混合处理中的电子自相关和自旋平行相关问题

电子气近似中的电子相关能与量子化学中的Hartree-Fock相关能在定义上不相互等同 作者从假想的、含N个电子的“有限电子气”出发,通过比较这类体系与无限电子气在物理模型上的差异,合理地把电子气相关能定量地分解为单电子自相关、电子自旋平行相关以及Hartree-Fock相关三个部分,并阐明了各组分的构成随N的变化规律在此基础上建立的Hartree-Fock与密函混合处理方案,无须借助任何经验参数,仅通过简捷的计算即可实现原子和分子的相关能校正平均误差为4.2%,优于CI—SD和MP_4等Hartree—Fock处理的结果.     

SiO2·(CO)n(n=1～2)结构和属性的理论研究

用密度泛函理论详细地研究了SiO2·(CO)n(n=1～2)的结构和属性.研究表明,SiO2·CO是一个T形的具有C2v对称性的分子,SiO2·(CO)2具有C2对称性的分子;频率计算结果与实验值一致,CO在与SiO2成键过程中,C-O伸缩振动频率有所增加,说明静电势在复合过程中起了重要作用;基组重叠误差(BSSE)修正在计算相互作用能时不可忽视,相互作用能和解离能的计算以及NBO分析表明,SiO2·(CO)2中的SiO2与CO之间的作用相对SiO2·CO来说较弱;SiO2和CO2与CO的成键特点不同,主要是缘于SiO2与CO2的能隙不同.     

The Weak Interaction on CO2 …CO van der Waals Complex : A Theoretical Study

The geometries of van der Waals complex CO2…CO were optimized at DFT and second-order Moller-Plesset perturbation(MP2) levels with the large basis set,three stable structures were found.The most stable structure has a T-shape geometry in which the CO lies along the C2 axis of CO2,with the two C atoms direct contact and R(C…C)=0.3227nm.The corresponding energies of the most stable structure were calculated by means of MP2,MP4D,MP4DQ,MP4SDTQ,MP4SDQ,CCSD and CCSD(T) methods,The BSSE (basis set superposition error) wads eliminated by the Boys-Bernardi counterpoise correction(CP) method.According to thermodynamics data.van der Waals complex CO2…CO can found at a low temperature and or a high pressure,There is a little charge transferred between the two interacted subunits.In the most stable structure,CO2 is the acceptor and CO is the donor.