用DFT方法对次磷酸根吸附在Ni(111)和Ag(111)表面的比较性研究

用密度泛函理论在B3LYP/6-31++G(d,p)水平研究了次磷酸根(H2PO2-) 在Ni(111)和Ag(111)表面吸附的表面结构和电子特性。最稳定的结构是H2PO2-中的两个P－O键朝向基底表面。Mulliken布居分析结果表明，由于电子构型的微小差别，导致了H2PO2- 在Ni(111)表面上的吸附能远大于在Ag(111)表面上吸附能，Ni(111)表面上的电子给予与反馈数量远大于在Ag(111)表面上的电子给予与反馈数量。与吸附在Ag(111)表面上相比较，当H2PO2- 吸附在Ni(111)表面上时有更多的负电荷转移到基底，且P原子上有更多的正电荷。这意味着吸附在Ni(111)表面上的H2PO2-更容易被像OH-一样的亲核试剂进攻。因此，吸附在Ni(111)表面上的H2PO2-比吸附在Ag(111)表面上的H2PO2-更容易被氧化。这些结果表明对于H2PO2-的氧化，银表面不具有活化作用而镍表面则具有活化作用。     

硝基烃光异构化反应的密度泛函理论计算

采用DFT(B3LYP)计算方法, 在6-31G*水平上获得了反式-β-硝基苯乙烯、硝基乙烯和硝基甲烷基态异构化反应时的过渡态分子结构, 并计算了异构化能垒及激发态电子跃迁能. 结果显示, 反式-β-硝基苯乙烯和硝基苯与硝基甲烷相比具有较短的过渡态C—N键长, 较低的异构化能垒, 并且随着不饱和度的增加, 硝基苯和反式-β-硝基苯乙烯电子垂直跃迁能与基态异构化反应过渡态之间能量的差值ΔE迅速减小. 从能量的角度分析, 取代基的不饱和度越大, 越有利于激发态势能面与异构化反应势能面发生锥型或漏斗交叉, 因而越有利于光化学反应沿光异构化通道进行. 激发态分子的初始电子运动的定域或离域特征的差别可能是导致硝基苯等硝基芳烃与硝基甲烷等硝基烷烃光解通道不同的一个重要原因.     

NH2(～X2B1)与CH4反应机理的理论研究

在密度泛函理论B3LYP／6－311G^*水平下，研究了NH2与CH4的反应机理。通过振动频率和内禀反应坐标（IRC）分析，对反应过渡态进行了确认。在QCISD（T）／6－311G^*水平下进行了单点能计算，并进行了零点能校正，结果表明，反应NH2＋CH4→N3＋CH3是主要的反应通道。     

2',3'-二脱氧-2',3'-二去氢鸟嘌呤核苷构象稳定性的理论研究

采用密度泛函方法在B3LYP/6-31＋G**水平上研究了2',3'-二脱氧-2',3'-二去氢鸟嘌呤核苷分子(D4G)的构象. 分别研究在气相中的孤立分子和一水合物异构体的相对稳定性和异构体之间的相互转变过程, 分析了水分子的参与对D4G异构体的相对稳定性和几何结构参数以及自然电荷的影响. 结果表明, 孤立的D4G分子在气相中存在8种稳定构象, 其中构象d4g-2是所有构象中最稳定的, 气相中D4G主要以d4g-2存在. 气相中各构象的相对稳定性为: d4g-2＞d4g-1＞d4g-5＞d4g-3＞d4g-6＞d4g-4＞d4g-8＞d4g-7. 计算得到的各构象键长和键角数据与实验值接近. 一个水分子的加入对D4G分子的构型参数有所影响, 基本不改变D4G分子各构象的稳定性顺序, 但构象转变的能垒有所提高. 氢键在分子构象中发挥了重要作用.     

Theoretical Study of Ethanethiol Adsorption on HZSM-5 Zeolite

The density functional theory and the cluster model methods have been employed to investigate the interactions between ethanethiol and HZSM-5 zeolites. Molecular complexes formed by the adsorption of ethanethiol on silanol H3SiOH with two coordination forms, model Bronsted acid sites of zeolite cluster H3Si(OH)Al(OH)2SiH3 interaction with ethanethiol, aluminum species adsorbed ethanethiol have been comparatively studied. Full optimization and frequency analysis of all cluster models have been carried out using B3LYP hybrid method at 3-21G basis level for hydrogen atoms and 6-31G(d) basis set level for silicon, aluminum, oxygen, carbon, and sulfur atoms. The structures and energy changes of different coordination forms of H3Si(OH)Al(OH)2SiH3-ethanethiol, silanol-ethanethiol and Al(OH)3-ethanethiol have been studied. The calculated results showed the nature of interactions was van der Waals force as exhibited by not much change in geometric structures and properties. The preference order of ethanethiol adsorbed on HZSM-5 zeolite may be residual aluminum species, bridging hydroxyl groups and silanol OH groups from the adsorption heat. The adsorbed models of protonized ethanethiol on bridging hydroxyl OH groups and linear hydrogen bonded ethanethiol on bridging OH groups suggested in literature might not exist as revealed by this theoretical calculation. Possible adsorption models were obtained for the first time.     

氢甲酰化反应溶剂效应的量子化学研究

在B3LYP/6-31G(d, p)(Rh和P采用LANL2DZ + Polar)水平下,利用自洽反应场（SCRF）的Onsager模型,系统研究了C6H12、C6H6、THF、CH2Cl2、CH3OH和H2O（相对介电常数ε分别为2.02、2.25、7.58、8.93、32.63和78.39）六种溶剂对乙烯氢甲酰化反应中各驻点的结构和反应机理的影响.分别在上述溶剂中优化了反应物、产物、中间体和过渡态的结构,并计算了自由能和活化自由能.计算结果表明,不同溶剂对反应势能面上各驻点的结构和能量均有一定的影响,而且随着相对介电常数ε的增加,反应的活化自由能下降.水是以上六种溶剂中最佳的溶剂,这与大量的实验研究结果一致.     

电子亲和势法判断负离子聚合单体的活性

提出了利用不同取代基烯类单体的电子亲和势来判断其负离子聚合反应活性的方法.采用密度泛函理论的B3LYP/6-31G(d)方法优化了不同取代基烯类单体几何构型,在B3LYP/6-311++G(3df,2p)水平上计算了其电子亲和势.通过电子亲和势计算值与文献报道实验数据比较,表明本文采用的计算方法是比较可靠的.结合不同取代基烯类单体的电子亲和势的计算结果,通过与Q-e关系及取代基常数σ数据进行比较表明,电子亲和势可以用来判断不同单体负离子聚合反应的活性高低.     

Molecular Dynamics Simulation of the Self-assembled Monolayers of 1-Adamantanethiolate and Its Derivatives on Au（111） Surfaces

The self-assembled monolayers （SAMs） of 1-adamantanethiolate and its derivatives on Au（111） surface were investigated. Density functional theory （DFT） calculation indicates that the most stable configuration for absorption is at the face centered cubic （fcc）-bridge site. Canonical ensemble molecular dynamics （MD） simulations were carried out to study the structures and energies of the SAMs. The ordered structures of the SAMs were analyzed by means of radial distribution function and the relative stability of the SAMs was compared. It was concluded by the comparison of various contributions to the SAM formation energy that the formation of the SAMs was determined by the intermolecular nonbonding interaction and the chemical bonding interaction of sulfur and gold.     

1,2,4-三氮杂苯-(H2O)n复合物氢键相互作用的密度泛函理论研究

用密度泛函理论方法在B3LYP/6-31++G**水平上对1,2,4-三氮杂苯-(H₂O)_n (n＝1, 2, 3)氢键复合物的基态进行了结构优化和能量计算, 结果表明复合物之间存在较强的氢键作用, 所有稳定复合物结构中形成一个N…H—O氢键并终止于弱O…H—C氢键的氢键水链的构型最稳定. 同时, 用含时密度泛函理论方法(TD-DFT)在TD-B3LYP/6-31++G**水平上计算了1,2,4-三氮杂苯单体及其氢键复合物的单重态第一¹(n, π^*)垂直激发能.     

NO2气相硝化金刚烷的计算研究

运用密度泛函理论(DFT)和半经验MO-PM3方法研究了NO₂气相硝化金刚烷反应机理. 计算结果表明, NO₂不能直接取代金刚烷H; 在B3LYP/6-311＋＋G(3df,2pd)//B3LYP/6-31G* 较高水平下, 对三个可能机理的反应势垒(E_a)的精确计算表明, 该反应的决速步骤为NO₂中O和N进攻1-H的竞争过程, 且1-硝基金刚烷为主要产物. NO₂中O进攻1-H决速反应过程中, 分子几何、原子自然电荷及IR光谱变化表明, C—H键的断裂和N—H键的形成是一个协同过程; 参与新键形成和旧键断裂原子C(1), H(11), O(28), O(29)和N(27)的原子自然电荷及与其相关的键长、键角有明显的变化. 反应过程中体系偶极矩的变化表明, 极性溶剂能降低反应势垒, 有利于反应的进行.