N—O键解离焓的密度泛函理论研究

在高精度计算方法G3和G3B3的基础上,比较了密度泛函理论(DFT)十几种方法对N—O键解离焓(BDE)相对于实验值的计算精度,发现用B3P86方法计算15种化合物N—O键的BDE,均方根误差最小,仅为6.36kJ·mol-1,计算值与实验值的线性相关系数为0.991.在此基础上,用该方法分别计算了非芳香化合物及芳香化合物的N—O键BDE.通过自然键轨道分析,发现部分N—O键的BDE与N—O键的键长、原子电荷密度及键级之间存在定量关系.此外,在B3P86方法的基础上预测了几种典型的杂环芳香化合物N—O键BDE值.     

Ge_nEu(n=1-13)团簇的结构、电子及磁性质(英文)

利用密度泛函理论在广义梯度近似下研究了GenEu(n=1-13)团簇的生长模式和磁性.结果表明:对于GenEu(n=1-13)团簇的基态结构而言,没有Eu原子陷入笼中.这和SinEu以及其它过渡金属掺杂半导体团簇的生长模式不同.除GeEu团簇外,GenEu(n=2-13)团簇的磁矩均为7μB.团簇的总磁矩与Eu原子的4f轨道磁矩基本相等.Ge、Eu原子间的电荷转移以及Eu原子的5d、6p和6s间的轨道杂化可以增强Eu原子的局域磁矩,却不能增强团簇总磁矩.     

生色团连接的苯骈三氮唑衍生物的激发态分子内质子转移

用从头算和密度泛函理论研究了对硝基二苯乙烯作为生色团连接的2-(2-羟基-苯基)-苯骈三氮唑的衍生物2-羟基-5-[对硝基-二苯乙烯基-氧亚甲基]-苯基-(2H-苯骈三氮唑)(C1)和4′-硝基-3,4-二[2-羟基-(2H-苯骈三氮唑)-苄氧基]-二苯乙烯(C2)发生激发态分子内质子转移(ESIPT)的可能性.系统研究了C1和C2发生ESIPT的互变异构体的基态与激发态的性质变化,包括相关的键长、键角等结构参数,Mulliken电荷和偶极矩,前线轨道以及势能曲线.计算结果表明,对于C1来讲,酮式(keto)的基态(K)不存在稳定结构,因此发生基态分子内质子转移(GSIPT)可能性很小.酮式的激发态(K*)的氢键强度要远强于烯醇式(enol)的激发态(E*)的氢键强度.分子在光致激发后,质子供体所带负电荷减小而质子受体所带负电荷增加.在K*,HOMO→LUMO的电子跃迁导致电子密度从"酚环"向质子化杂环转移.E*→K*跃迁只需要克服较小的能垒(约41 kJ.mol-1).计算结果表明C1发生ESIPT的可能性很大.C2由于具有高能量,其具有基态的单质子转移特征的异构体EK(同时含烯醇E与酮K结构)、具有基态的双质子转移特征的异构体2K(含有双酮结构),以及具有双酮结构特征的激发态2K*均无法获得它们的稳定结构,因此,基态分子内单或双质子转移和激发态分子内双重质子转移发生的可能性极小.然而,由于双烯醇式的激发态(2E*)和EK的激发态(EK*)存在稳定结构,且2E*→EK*跃迁具有低能垒,因此C2有可能发生激发态分子内单重质子转移.本文进一步计算了两个分子的紫外-可见吸收光谱与荧光发射光谱,获得了具有较大斯托克位移的ESIPT的荧光发射峰.     

丁吡吗啉与其苯基类似物的电子结构特征比较

通过化学合成获得丁吡吗啉及其苯基类似物,并对其杀菌活性进行了比较.借助X射线晶体衍射方法,对丁吡吗啉的结构进行了解析.进一步选择6-31G(2df,2pd)基组,利用密度泛函理论B3LYP方法对丁吡吗啉及其苯基类似物的空间几何结构进行优化,借助前线分子轨道、Mulliken电荷、自然键轨道(NBO)分析、表观静电势等对丁吡吗啉及其苯基类似物的电子结构与其杀菌活性相关性进行了理论探讨.结果表明吡啶环取代苯环后,一方面吡啶环上的N原子是一个负电中心,有利于与受体分子间形成氢键等相互作用;另一方面,吡啶环又是一个缺电子的芳环,与苯环相比,在与受体的π-π相互作用中能起到更好的电子接受体的作用.这两种因素使得丁吡吗啉更容易与受体结合,因而活性更高.     

CO和H在Pt/WC(0001)表面的吸附

采用密度泛函理论(DFT)和周期平板模型,研究两种WC(0001)表面的几何结构和表面能,并对Pt原子单层(PtML)在两种WC(0001)表面的高对称性吸附位上的吸附能和分离功进行计算.结果发现,终止于W原子的WC(0001)为最稳定的WC(0001)表面,Pt原子单层以hcp位的方式吸附于W终止的WC(0001)表面是PtML/WC(0001)体系最稳定的几何构型.在此基础上研究了CO分子和H原子分别在PtML/WC(0001)表面和具有相似表面结构的Pt(111)表面的吸附行为.在0.25 ML(monolayer)低覆盖度下,与在Pt(111)表面相比,在PtML/WC(0001)表面上的Pt—C间距明显拉长和CO分子吸附能减少,说明PtML/WC(0001)表面抗CO中毒能力比Pt(111)表面高;态密度分析进一步解释了CO分子与不同表面Pt原子的成键机理.在同一覆盖度下,H原子在PtML/WC(0001)表面的最大吸附能等于甚至略高于在Pt(111)表面的,表明Pt/WC对氢气氧化反应具有良好的催化活性,是一种很有前途的质子交换膜燃料电池(PEMFC)阳极催化剂.     

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(英文)

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:V2O6-和V4O1-1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.V2O6-和V4O1-1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.     

广义氧化还原滴定的终点误差

根据氧化还原理论,总结了广义氧化还原滴定的终点误差公式。该公式包括原来的酸碱滴定、沉淀滴定、配位滴定和氧化还原滴定的终点误差公式,以便于滴定分析进一步系统化。     

2-硅萘与甲醛及二苯甲酮环加成反应的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法在B3LYP/6-311G**水平研究了2-硅萘与甲醛和二苯甲酮的[2+2]和[4+2]杂环加成反应的微观机理、势能剖面,考察取代基和苯溶剂对反应势能剖面的影响.计算结果表明,所研究反应均以协同但非同步的方式进行.羰基C原子上的苯取代基不利于反应的进行,而2-硅萘分子中Si原子上的C(CH3)3,CCl3及NH2取代基均有利于反应的进行.苯溶剂对所研究反应的势能剖面影响不大.[2+2]反应比相应的[4+2]反应容易进行,此结果与实验一致.     

Nd∶Y_3Al_5O_(12)透明激光陶瓷的光学性能

采用固相合成法制备了Nd:Y3Al5O12(Nd:YAG)透明激光陶瓷.用V型棱镜法测量了Nd:YAG陶瓷的折射率.用干涉仪测量了陶瓷的光学均匀性.测试了Nd:YAG透明陶瓷的透过光谱、吸收光谱和荧光光谱,在1064 nm的直线透过率达到80%以上,并计算其吸收系数、吸收截面和发射截面.根据Judd-Ofelt理论,拟合出晶体场强度参数Ωt(t=2, 4, 6)为:Ω2=0.32×10-20 cm2, Ω4=2.72×10-20 cm2, Ω6=5.39×10-20 cm2.荧光辐射寿命τrad为248.61 μs,计算的荧光分支比β为:β1=34.613%, β2=52.814%, β3=10.697%, β4=0.621%.并将Nd:YAG陶瓷的吸收光谱、荧光光谱与Nd:YAG单晶进行了对比.     

芴二聚体三重激发态能量转移的理论研究

利用电子结构计算和电子转移速率理论,研究了芴二聚体的三重激发态能量转移过程. 应用限制性密度泛函理论构造得到非绝热态后,计算了控制能量转移的两个重要参数{电子耦合强度和重组能. 电子耦合强度的波动利用电子动力学模拟计算. 通过对上述参数相关函数的计算,成功得到了体系哈密顿量的对角元和非对角元波动,并应用微扰理论和波包扩散方法得到了能量转移速率. 结果表明,静态和动态的波动都明显地增加了能量转移速率,但是动态波动导致的速度增加却小于静态波动.