芴-含氮芳杂环共聚物的载流子注入特性

为了改善聚芴的载流子注入特性,采用密度泛函理论B3LYP/6-31G*方法计算比较了芴、芴-联吡啶和芴-菲咯啉低聚物的几何结构、电子结构、最低激发能及重组能等,并外推到相应聚合物.结果发现:联吡啶/菲咯啉含氮芳杂环的缺电子性质能够诱导聚芴的最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)能级分别下降0.45/0.47eV和0.32/0.38eV,提高电子注入能力的同时,调控载流子注入平衡;联吡啶单元的引入导致电子和空穴重组能升高(降低聚芴的载流子迁移率),而芴-菲咯啉共聚物显示了与聚芴相似的迁移性能.     

杯[4]吡咯-卤素、铵离子复合物的理论研究

采用密度泛函理论的M06-2X/6-31G(d, p)方法对杯[4]吡咯(CP)与卤素离子(X^-=F^-, Cl^-, Br^-)及卤素-铵根离子对的各种可能组装体系进行了系统研究. 详细讨论了各体系的结构、结合能、自然键轨道分析(NBO)和Multiwfn波函数分析的情况. 结果显示杯[4]吡咯与卤素阴离子的相互作用主要是氢键, 波函数分析显示在CPCl-和CP-Br-复合物中长程范德华力和空间位阻作用也明显存在. 杯[4]吡咯能与卤素-铵根离子形成稳定的复合物, 主要通过氢键作用、阴-阳离子的静电作用以及阳离子-π相互作用.从理论上探讨了杯[4]吡咯与离子或离子对的2:1组装体系,但相对于1:1组装体系来讲, 2:1体系并不占优势.本文结果进一步表明, 杯[4]吡咯不仅是一种阴离子受体,而且也是一种良好的离子对受体,尤其是对涉及氟离子的客体,更是如此.     

苯并咪唑类缓蚀剂缓蚀性能的理论评价

采用量子化学计算和分子动力学模拟相结合的方法, 对2-巯基苯并咪唑(A)、2-氨基苯并咪唑(B)、2-甲基苯并咪唑(C)和苯并咪唑(D)等四种缓蚀剂抑制HCl对碳钢腐蚀的性能进行理论评价, 并对其缓蚀机理进行分析. 全局活性指数的计算表明, 四种分子中, 2-巯基苯并咪唑分子具有最强的反应活性; 对于其他三种分子, Fukui指数和全电子密度分布指出, 2-氨基苯并咪唑具有两个亲电攻击中心, 可在金属表面形成双中心吸附, 其缓蚀性能应优于2-甲基苯并咪唑和苯并咪唑; 缓蚀剂分子与三层铁原子表面相互作用的分子动力学模拟进一步确认2-甲基苯并咪唑比苯并咪唑在金属表面吸附更稳定. 综合量子化学计算和分子动力学模拟的计算结果, 四种缓蚀剂分子缓蚀效率的顺序应为A>B>C>D, 缓蚀性能的理论评价结论与实验结果相吻合.     

从分子水平研究电子传递

有机分子中电子传递受到诸多因素的影响, 纳米电极、界面、环境和分子本身都是必须要系统考察的因素. 本文从理论模拟和实验研究两个方面总结了在分子尺度上电子传递研究的最新进展. 着重讨论了分子动力学方法模拟纳米电极的制备, 量子化学方法研究电场作用下的分子构象及分子电导, 另外还讨论了扫描隧道显微术和电化学方法研究单分子结的电子传递. 分子电子传递的研究不仅涉及微观的实验测量, 从宏观的实验结果通过合理的分析推导, 也可以得到微观的信息.     

神府东胜煤镜质组和惰质组的热化学反应差异

神府东胜(SD)煤的液化是我国能源多元化战略的重要环节, 然而由于我国西部煤种中的显微组分在液化过程中表现出的差异性, 传统煤化学知识无法解释神府东胜煤惰质组(SDI)和镜质组(SDV)在液化过程中表现出有别于我国东部煤对应煤种的性质; 此外, 由于煤结构基础理论上的局限, 镜质组和惰质组的热化学差异无法由常规热分析得到解释. 为了获取神府东胜煤镜质组和惰质组在液化过程中的差异性, 在建立两种煤岩显微组分平均分子模型的基础上, 应用分子力学、分子动力学和量子化学对所构建分子结构模型的成键特征及其在热化学环境中的变化做了定性分析, 模拟了由不同显微组分生成气、油和焦的过程. 结果表明, 在煤受热初始裂解释放CO2的过程中, SDI的活性高于SDV, 但这一过程对SDV和SDI的大分子骨架结构基本无影响. 在进一步的裂解中, 根据键级分析发现, SDV的化学键发生断裂的数目远大于SDI, 当SDV已基本裂解成小分子化合物时, SDI还需要进一步裂解才能形成小分子化合物, 而且SDV和SDI的裂解产物存在着差别, SDV以脂肪烃和单环芳烃为主, SDI以双环芳烃为主. 把量子化学计算推测的裂解小分子碎片与热重-质谱(TG-MS)实测结果进行对比, 证明了理论上的裂解过程与实验结果相吻合.     

Quantum Chemistry Study on Structures of Cluster Ions Nb＿nS_ m~±Generated by Laser Mass Spectra

ＱｕａｎｔｕｍＣｈｅｍｉｓｔｒｙＳｔｕｄｙｏｎＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆＣｌｕｓｔｅｒＩｏｎｓＮｂ＿ｎＳＧｅｎｅｒａｔｅｄｂｙＬａｓｅｒＭａｓｓＳｐｅｃｔｒａＭＡＹａｎ－ｈｕｉ；ＬＩＮＭｅｎｇ－ｈａｉ；ＺＨＥＮＧＬａｎ－ｓｕｎａｎｄＬＩＵＨｏｎｇ－ｌｉ...     

分子结构对咪唑啉缓蚀剂膜在Q235钢表面生长和衰减规律的影响

采用弱极化法、电化学阻抗谱等手段研究了烷基咪唑啉和硫脲基烷基咪唑啉缓蚀剂对Q235钢在饱和CO2盐溶液中的缓蚀行为变化, 探讨了吸附膜的形成与衰减规律. 结果表明, 烷基咪唑啉和硫脲基烷基咪唑啉缓蚀剂都是以控制阳极过程为主的混合界面型缓蚀剂. 在85 ℃下, 烷基咪唑啉成膜相对较慢, 吸附能力较弱, 容易发生脱附; 而硫脲基的引入, 使得硫脲基烷基咪唑啉缓蚀剂溶液存在自动修复能力, 增强了咪唑啉环的吸附性能, 提高了缓蚀剂的缓蚀性能; 硫脲基烷基咪唑啉水解开环后, 成膜性能下降, 膜寿命和缓蚀效率也大大降低. 最后采用量子化学计算对上述结论进行了验证和解释.     

气体分子对甲烷水合物稳定性的影响

通过B3LYP方法, 在6-31G(d,p)水平下, 分别优化了结构I型甲烷水合物十二面体和十四面体晶穴结构. 结果表明, CH4分子使晶穴的相互作用能降低, 增强了晶穴的稳定性. 计算了晶穴中甲烷分子C—H键的对称伸缩振动频率, 计算结果与实验值相符合. 研究发现CH4分子影响晶穴中氧原子的电荷分布, 从而增强了氢键的稳定性. 通过分子动力学方法研究水合物晶胞中气体分子的占有率对水合物稳定性的影响, 进一步说明气体分子对水合物晶穴稳定性的重要作用.     

苏氨酸对甲苯磺酸盐及其酯化物的微波合成、表征及量化计算

以苏氨酸(Thr)和对甲苯磺酸(p-TsOH)为原料, 用一步法在微波反应仪中合成了离子液体苏氨酸对甲苯磺酸盐(Thr-TsOH), 并采用对甲苯磺酸法一步制得其甲酯和乙酯化合物ThrC1-TsOH和ThrC2-TsOH. 对合成的离子液体的理化性质进行了表征, 它们均具有较低的熔点(低于100 ℃), 但热稳定性相对较差. 结合量化计算理论方法初步探索了氨基酸酯化对熔点的影响. 采用DFT的B3LYP/6-311++G**方法对苏氨酸对甲苯磺酸及其甲酯、乙酯化合物3种分子进行构型优化及振动频率分析, 通过对分子中阴、阳离子间结合能的研究发现, 酯化不仅能减弱分子间氢键相互作用, 还能明显减弱分子内离子间相互作用, 从而降低体系的熔点.     

蝎型钒氧苯甲酸配合物的合成、结构及量化计算

设计合成了两种以聚吡唑硼酸盐、苯甲酸为配体的钒氧配合物VO[HB(pz)3](pzH)(C6H5COO)(1)和VO[HB(3,5-Me2pz)3](3,5-Me2pzH)(C6H5COO)(2)((HB(pz)3: 聚吡唑硼酸钠盐; pzH: 吡唑; HB(3,5-Me2pz)3: 聚甲基吡唑硼酸钠盐; 3,5-Me2pzH: 3,5-二甲基吡唑). 通过元素分析、红外光谱和X射线单晶衍射方法对配合物进行了表征. 并结合从头计算结果进一步分析了配合物的稳定性及分子中配键的共价特征. 分析结果表明, 配合物2的稳定性大于配合物1, 中心钒原子周围的价键类型都属于共价键范畴, 键序分析结果与晶体结构测定的键长结果是一致的.