Co(0001)表面S原子对CO分子吸附性质的影响

催化工业中,残余物S原子不仅能使催化剂中毒,而且对CO分子的烷化反应有较大负面影响.在实验和理论研究方面,S原子对CO分子吸附性质的影响有不同的结论[1].例如,Zhang et al[2]理论研究结果表明:在Rh(111)表面S原子对CO分子吸附几乎没有影响,二者具有短程相互作用的本质.而Lahtinen et al.[1]对Co(0001)表面共吸附实验结果表明:S原子对CO分子吸附有一定的影响.     

MgO(001)表面掺杂过渡金属Au/Pt吸附CO的理论研究

采用密度泛函理论DFT/B3LYP方法研究掺杂了Au和Pt原子的MgO(001)表面吸附CO分子的吸附性质,通过对吸附体系的优化、能量和电子性质等的计算,结果表明,对于MgO完美表面,掺杂Pt比Au更容易吸附CO分子;在MgO(001)表面不同氧缺陷位(O5c/O4c/O3c),掺杂了Au和Pt原子后吸附CO分子的能力依次分别为:O_(3c)O_(5c)O_(4c)和O_(5c)O_(3c)O_(4c),掺杂了Pt原子的O5c位吸附能最低。可知Pt原子的掺杂及氧缺陷的MgO(001)表面,有利于吸附CO分子。     

TM_2-TCNQ有机分子磁性第一性原理

使用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法对3d过渡金属(TM)-TCNQ分子的电子结构与磁性进行研究,结果显示TM原子与TCNQ分子间通过极性键连接,TM原子的加入对TCNQ分子的结构和分子内电荷分布影响很小.TM2-TCNQ分子的磁矩主要源于TM原子;TM的3d电子与相邻氰基中C,N间存在类似超交换相互作用.同时发现V2-TCNQ体系的基态是铁磁态,并具有半金属性质.     

M(CO)_4(Mic)_2(M=Cr,Mo,W)发光性质的理论研究

用二阶微扰方法(MP2)和单组态相互作用方法(CIS)方法优化了M(CO)_4(Mic)_2(M=Cr,Mo,W)的基态和激发态的几何结构,并用含时密度泛函方法(TD-DFT)计算了M(CO)_4(Mic)_2(M=Cr,Mo,W)的光谱.结果表明:在激发态,金属原子与相邻原子间的键相对基态减弱;Cr(CO)_4(Mic)_2的最低能量磷光光谱为773.1nm,主要归结为伴有CO(p)→Cr(d)跃迁(LMCT)的Mic(p)→Cr(d)(LMCT)跃迁;Mo(CO)_4(Mic)_2的最低能量磷光光谱为639.3nm,主要归结为伴有Mic-other(p)→Mo(d)跃迁(LMCT)的Mic-other(p)→O(p)跃迁(ILCT);W(CO)_4(Mic)_2的磷光光谱为640.5nm,主要归结为伴有Mic-other(p)→W(d)跃迁(LMCT)的Micother(p)→O(p)跃迁(ILCT);Mo和W配合物的发光跃迁属性表现出相似性,但与Cr配合物存在明显差异.由于Cr原子与相邻原子的相互作用明显强于Mo和W原子,所以Cr原子对配合物跃迁的贡献较Mo和W的更大.     

铝掺杂富勒烯储氢研究:氢分子形成双层结构

利用密度泛函理论对铝(Al)掺杂富勒烯(C_(60))体系的储氢性能进行研究.计算结果显示单个Al原子吸附的最佳位置是在C_(60)表面碳五元环的中心位置,并形成稳定的Al-C_(60)团簇结构.当多个Al原子掺杂C_(60)时,12个Al原子吸附在C_(60)的碳五元环正上方具有最低的吸附能,并形成稳定的Al12-C_(60)团簇结构.当氢气与Al掺杂C_(60)的团簇相互作用时,C_(60)上碳原子的吸附使得氢气吸附在Al原子的侧位比吸附在Al原子的顶位更稳定.当多个氢气分子吸附时,102个氢分子形成稳定的双层结构并吸附在Al12-C_(60)上,体系的储氢质量分数能达到16.44%,其中第一层氢分子主要同两个临近的Al原子以及C_(60)相互作用,第二层氢气分子同近邻的Al原子和第一层氢气分子相互作用.     

Li原子修饰缺陷蓝磷单层储氢性能的第一性原理研究

本文基于第一性原理计算,系统地研究了碱金属Li原子修饰缺陷蓝磷单层体系的储氢性能. 研究结果表明,双空位缺陷DV2的引入可以有效增强Li原子与蓝磷单层间的相互作用,能够有效阻止单层表面Li团簇的形成. 单个Li原子可以稳定吸附3个H2分子,H2分子平均吸附能为0.248 eV/H2. 电子结构分析表明,H2分子主要通过极化机制和轨道杂化作用吸附在Li修饰的缺陷蓝磷单层体系上. 此外,本文还研究了温度和压强对Li/DV2体系储氢性能的影响. 结果表明,在室温和低压条件下,H2分子可以稳定吸附在Li/DV2体系表面,从而实现室温条件下的可逆储氢.     

一种研究分子间相互作用的新方法及应用——基于自洽场从头计算法的能量分解方案

分子科学发展的过程约可分为三步:即对原子的研究、对分子的研究及对原子或分子形成的凝聚态物质的研究。为了理解和凝聚态有关的现象,人们就必需学习分子间相互作用的语言。研究分子间相互作用是了解液体和固体的结构及性质的关键;另外,对分子间相互作用的了解还可提供关于化学催化反应和生物化学催化过程机理以及关于化学反应途径的信息。在确定生物体系(例如酶)的结构和性质、能量转移、相变过程时,分子间相互作用     

碱金属锂原子修饰硅原子链团簇的结构和储氢性能

采用密度泛函理论(DFT)方法研究Li2Sim(m=2,4,6)链状团簇结构及其储氢性能。研究结果表明,氢分子在碱金属Li原子修饰的三种硅链结构中均发生吸附,并且每个Li原子都可以吸附多个氢分子,其中两个Li原子修饰Si2链的结构能够吸附氢分子的储氢质量分数达18.6 wt%,氢分子的平均吸附能为1.850 kcal/moL。结果表明,碱金属Li原子修饰的硅链在室温条件下可作为氢气的存储媒介。     

新型超分子配合物[Cu(Hhbd)(phen)2]·1.5H2O·2CH3OH的合成、晶体结构与表征

利用螯合配体1,10-邻菲咯啉(phen)与羟基丁二酸(H3hbd)及铜盐反应合成了一种新型超分子配合物[Cu(Hhbd)(phen)2].1.5H2O.2CH3OH,通过单晶衍射测定了晶体结构,并用元素分析、红外光谱、热分析等技术对其进行了表征。配合物属三斜晶系,空间群P-1;晶胞参数:a=1.20624(17)nm,b=1.6598(2)nm,c=1.6863(3)nm,α=117.23(9),°β=71.262(3),°γ=117.23(9);°Z=4;最终偏离因子R=0.0420。配合物中每个Cu(Ⅱ)原子与来自两个phen的4个N原子和羟基丁二酸根(Hhbd)的1个O原子配位,形成畸变的三角双锥结构单元。紧邻的单核单元通过phen分子间的π-π堆积作用及Hhbd的羧基O和羟基O与phen环上C原子间的C-H…O氢键的协同作用形成一维zigzag超分子链,毗邻的超分子链籍两种不同氢键相互作用的连接构筑了二维超分子体系。     

分子间S…O和S…S键的量子化学研究

采用量子化学方法研究了SX_2(X=F,Cl,Br,I)与H_2CO,H_2CS作用形成的分子间的S…O和S…S弱相互作用.结果表明:SX_2…H_2CO和SX_2…H_2CS双分子复合物的稳定性均随着取代基X电负性的减小而降低,这与分子间的距离、相互作用能的影响结果一致,即SX_2分子中的中心原子S上的吸电子基团越强,相互作用能就越大,分子间的距离就越小.能量分解表明复合物的形成主要源于分子间的静电作用.电子密度拓扑分析表明分子间的S…O和S…S键作用均属于闭壳层的非共价作用.     

CO吸附在钯表面的电子能谱SCC-DV-X_a量化计算

用SCC-DV-X_α(Selt-Consistent-Charge-Decrete Variational-X_α)方法计算CO 吸附在Pd(100)表面的电子能级、态密度、前沿轨道等.结果表明,钯原子簇的桥位对CO有较好的催化活性;CO与Pd原子的配位键含有Pd原子的d、p轨道成份;吸附后的CO 5σ与1π能级间隔大大缩小,在态密度图上出现的对应于CO的5σ+1π与4σ二个吸附峰的位置和计算值,与UPS所观察到的二个CO吸附峰的位置和测量值相吻合。     

原子非简谐振动对石墨烯吸附系统电荷分布的影响

建立了石墨烯吸附原子系统的物理模型,考虑到原子的非简谐振动和电子-声子相互作用,计算了吸附原子与石墨烯原子的相互作用能,用统计物理理论和方法,得到在石墨烯上吸附原子的概率和金属原子电荷填充数随温度变化的解析表示式.以碱金属为例,探讨了电子-声子相互作用和原子非简谐振动对电荷填充数的影响.结果表明:石墨烯吸附系统的电荷填充数随吸附原子距离的增大而线性地减小,随温度的升高和电子-声子相互作用能的增大而非线性地增大;若不考虑非简谐振动,则电荷填充数与位置、温度等无关.温度愈高、电子-声子相互作用能愈小,非简谐效应愈显著.     

2-乙酰吡啶缩羟乙基乙二胺锌配合物的合成及晶体结构研究

目的合成一种新Schiff碱锌配合物。方法以2-乙酰吡啶,羟乙基乙二胺和金属Zn(II)离子为原料合成一种新的Schiff碱金属锌配合物,用X-射线单晶衍射法对其结构进行表征。结果标题化合物属于三斜晶系,空间群P1,晶胞参数a=0.814 3(10)nm,b=0.917 91(12)nm,c=1.267 69(14)nm,α=74.256 0(10)°,β=75.117(2)°,γ=71.838 0(10)°,V=0.851 0(18)nm3,Dc=1.517 g/cm3,Z=2,μ=1.695 mm-1,F(000)=400,R=0.030 9,wR=0.069 4。结论该化合物结构中锌原子分别与5个N原子配位,呈正方锥体构型。化合物分子通过N1-H1…O1和O1-H1A…S1分子间氢键及π…π堆积作用自组装成二维网络结构。这些分子间作用力对晶体的组成、稳定性及结晶起了重要的作用。其结果为进一步研究该类化合物的结构及结构与性质等方面的关系提供基础数据。     

[Co(C6H8N3O2)2(N3)]·2H2O的合成和晶体结构

以组氨酸、N3-为配体合成了单核结构的配合物[Co(C6H8N3O2)2(N3)]·2H2O,对其进行了红外光谱、元素分析和单晶X-射线衍射分析表征.单晶衍射结果表明:配合物晶体属单斜晶系,空间群为C2,晶胞参效为:α=2.565 3(3)nm,b=0.884 3(3) nm,c=0.807 67(13)nm;β=98.184(2)°.Co(Ⅲ)为六配位处于变形八面体的配位环境中,N3-采用端基配位模式,一个组氨酸分子通过羧基氧原子、氨基氮原子和一个咪唑氮原子以三齿螯合方式与金属配位,另一个组氨酸分子通过氨基氮原子及一个咪唑氮原子以双齿螯合方式与金属配位.分子间氢键将配合物连接成二维网状结构.     

溶氧水在Fe（001）表面吸附的第一性原理研究

为了研究溶解氧含量对Fe基换热表面腐蚀行为的影响机理,根据第一性原理,对O2单分子、H2O单分子和溶氧水体系在Fe基换热表面的吸附进行了研究,采用GGA/PBE,近似计算吸附过程中的吸附能量、态密度及布居数变化。计算结果表明:含氧水溶液中溶液与Fe基表面存在表面吸附,水分子趋向于顶位吸附,氧分子趋向于Griffiths吸附;H2O分子在Fe(001)表面吸附而相互作用时,引起了界面双电层电荷分布的变化,使Fe原子失去电子带正电,导致表面电位发生变化;O2分子在Fe(001)晶面吸附时,促使Fe(001)表面原子失去电子,表面电位增加,O2分子与表面Fe原子易于发生电子转移,其中O原子的2p轨道对于O2分子在Fe(001)晶面的吸附起主要作用;随着溶氧水体系中O2分子所占比例的增大,吸附能的绝对值也随之增加,Fe基换热表面相互作用更强。研究探明了不同溶氧量对Fe基换热表面腐蚀的影响规律,为实验研究金属基体腐蚀机理提供了理论参考。     

吸附诱导表面应力的分子动力学模拟

应用分子动力学方法结合镶嵌原子势,模拟研究了同质吸附Cu/Cu(100)和异质吸附Al/Ni(100)纳米薄膜中的吸附诱导表面应力.结果表明吸附原子对表面应力的影响主要源于两种原子间的相互作用;吸附原子和底物表面原子的结合将导致底物表面原子之间的化学键的强度减弱和平衡键长增加,从而导致表面压应力增加;吸附原子之间的相互作用也导致表面应力的变化,吸附原子间的吸引作用导致表面拉应力,而排斥作用导致表面压应力.这两种原子间相互作用所引起的表面应力与吸附原子的密度密切相关,吸附原子与底物表面原子的结合所引起的表面应力的大小与吸附原子的密度成线性关系,而吸附原子间的相互作用所引起的表面应力与吸附原子密度间呈非单调的依赖关系.     

水杨醛缩间溴苯胺铜配合物的合成及晶体结构

以水杨醛、间溴苯胺和Cu(Ⅱ)离子为原料合成一种新的Schiff碱金属铜配合物,并用X-射线单晶衍射法对其结构进行了表征.标题化合物属于单斜晶系,P21/n空间群,晶胞参数:a=1397.0(9)pm,b=1189.1(7)pm,c=1523.2(9)pm,β=114.876(9)°,Mr=1227.55,V=2.296(2)×109pm3,Dc=1.776g/cm3,Z=2,μ=4.460mm-1,F(000)=1212,R=0.1801,wR=0.2158.标题化合物结构为中心对称的双核铜配合物且其中两个铜原子的配位环境相同,分别与2个N原子和3个O原子配位,配位数为5,呈四方锥构型.配合物分子通过分子间卤素…卤素、C—Br…H及铜…氢作用自组装成三维网络结构.这些分子间作用力对晶体的稳定性及结晶起了重要的作用.其结果为进一步研究该类配合物的结构与性质提供基础数据.     

含羰基钌配合物Ru(CO)2[S2P(O-i-C3H7)2]2的合成与晶体结构

用Ru3(CO)12和双(硫代磷酸二异丙基酯)二硫化物(C3H7-i-O)2P(S)-S-S-P(S)(O-i-C3H7)2反应得到一个新的含羰基钌配位化合物Ru(CO)2[S2P(O-i-C3H7)2]2,对其进行了元素分析和IR(υco)、1HNMR、31PNMR及MS谱学表征,并测定了分子的晶体结构,属于单斜晶系,C2/c空间群,晶胞参数:a=2.4608(1)nm,b=0.91372(6)nm,c=1.21461(5)nm,α=90°,β=109.609°,γ=90°,Z=4,V=2.5726(2)nm3,Dc=1.509g/cm-3,μ=1.082mm-1,F(000)=1192,(Δρ)max=377e·nm-3,(Δρ)mix=-602e·nm-3,R=0.0269,wR2=0.0522.晶体结构分析表明,该配合物的分子骨架RuS4C2近似为八面体结构,由两个螯合配体S2P(O-i-C3H7)2提供的4个硫原子和2个端羰基CO配体与中心原子钌成键,分子内含有两个等价的平面四元环RuSPS组件.     

配位聚合物{[Cu(4,4′-bpy)(OH)(H_2O)_2](ClO_4)·2H_2O}_n的合成、表征与性质

采用超声振荡反应与溶液挥发相结合的方法,合成了一类具有3D结构的新型超分子配位聚合物{[Cu(4,4′-bpy)(OH)(H_2O)_2](ClO_4)·2H_2O}n(4,4′-bpy=4,4′-联吡啶).获得其单晶结构,并用X-射线单晶衍射分析、元素分析、X-射线粉末衍射分析和循环伏安法对其进行表征.研究结果表明:该配合物属于单斜晶系;空间群为Cc;晶胞参数为a=1.023 00(7)nm,b=1.988 8(1)nm,c=0.749 90(5)nm,β=100.403(7)°,V=1.500 6(2)nm3,Z=4.在标题化合物中,每个铜(Ⅱ)离子由2个4,4′-联吡啶的2个氮原子,1个氢氧根的1个氧原子和2个水分子的2个氧原子配位,形成畸变的CuN2O3四角锥构型.因每个4,4′-联吡啶桥联2个铜(Ⅱ)离子,故形成了一维链状结构,而相邻的一维链状结构,又通过分子间氢键和π-π相互作用,联结成3D超分子配位聚合物.     

煤中脂肪族硫醚结构氧化过程机理

应用Gaussian 03程序,采用密度泛函(DFT)方法,在B3LYP/6-31G(d,p)水平下研究煤中脂肪族硫醚结构(C_6H_5CH_2SCH_3)吸附O_2分子及氧化反应过程的能量变化,确定分子间氧化反应机制,为预防煤炭自燃奠定理论基础。由计算结果可知,煤中C_6H_5CH_2SCH_3结构物理吸附O_2分子形成复合物Ⅰ,形成过程是一个无势垒的过程,在热力学上是稳定的。煤中C_6H_5CH_2SCH_3结构与O2分子的相互作用距离dS-O为2.582A,经CP校正后的相互作用能为-20.60kJ/mol。分析复合物Ⅰ的电子密度变化,可确定其相互作用为范德华力,属于物理吸附。当复合物Ⅰ吸收足够的能量,将进一步发生化学反应。煤中C_6H_5CH_2SCH_3结构氧化反应共有5条反应路径,Path 4是反应的主反应路径,其产物P_3(C_6H_5CH_2SOH+CH_2O)是反应的主产物。经分析发现:煤中C_6H_5CH_2SCH_3结构易发生初步氧化,仅需12.36kJ/mol的能量,物理吸附一个O2分子释放的能量足以提供,但若要深度氧化将Path 4进行下去,需要再从外界吸收相当于物理吸附5个O_2分子释放的能量。