量子化学原理在锂离子电池研究中的应用

锂离子电池的发展强烈地依赖于相关材料的性能,因此对材料进行理论设计以寻找具有特定性能的材料以及对电池充放电过程中有关现象的理论解释已经成为材料研究的迫切要求.量子化学和现代计算技术的发展,已基本上能满足这一要求.本文综述了近年来量子化学原理在锂离子电池研究中的应用.重点评述了量子化学原理在锂离子电池电极材料平均插锂电压的预测、锂的嵌入-脱嵌机理研究、锂离子电池正极材料晶格畸变的研究以及其它物理化学性质的理论计算中的应用.     

溶液中离子对的光谱指认:量子化学研究

量子化学方法可以从本质上了解阴阳离子之间的相互作用,认识离子对的结构和离子对的存在形式.然而研究发现,量子化学的计算结果和实验存在较大差异.例如,拉曼光谱研究发现直接接触离子对的Cl-O伸缩振动位于938 cm-1,与自由离子的Cl-O伸缩振动谱带相比,向高波数位移了7 cm-1;而量子化学计算却是向低波数位移了40 cm-1,与实验测定的结果相差甚大[1].因此,量子化学的方法能否正确指认溶液中离子对的存在形式,尚待进一步研究.本文使用Gaussian 98程序,在B3LYP/6-311 G*水平下,分别计算了ClO4-、BF4-、Li ClO4-、Li BF4-在气态和4种溶剂…     

用原子-键电负性均衡方法计算镉（Ⅱ）配合物的电荷分布

在以密度泛函理论和电负性均衡原理为基础的原子-键电负性均衡方法的σ-π模型（ABEEMσ-π）中,利用最小二乘法并结合自编程序,通过大量的量子化学计算拟合确定了氢、氮、氧、硫、氯以及镉（Ⅱ）等各种类型的原子及相关化学键区域的ABEEMσ-π参数.将这些参数应用到研究镉（Ⅱ）配合物的电荷分布,结果显示由ABEEMσ-π模型计算的电荷分布与量子化学计算结果有很好的一致性,线性相关系数在0.93~0.99之间.进一步验证了ABEEMσ-π模型的合理性和可靠性,发展了该模型在第五周期过渡金属中的应用.     

一个硫脲Schiff碱化合物的实验和量子化学研究

合成了一个硫脲Schiff碱化合物,并对其进行了红外、核磁、紫外和单晶X-射线衍射表征.标题化合物的量子化学研究在密度泛函B3LYP/6-31G*水平上进行,在优化构型的基础上,计算了它的电荷分布和热力学函数.理论计算的结果和实验数据进行了对比,显示了二者的一致相关性.     

稠杂环化合物ABEEM参数的拟合及简单应用

应用以密度泛函理论和电负性均衡原理为基础的原子-键电负性均衡方法中的σ-π模型（ABEEMσ-π）,通过大量的量子化学计算,利用最小二乘法,并结合我们自编的程序,拟合确定了稠杂环化合物的ABEEMσ-π各参数.进而,将这些参数应用到研究叶酸及维生素B2等稠杂环药物分子体系的电荷分布,结果显示由ABEEMσ-π模型获得的电荷分布与量子化学方法的计算结果有很好的一致性,线性相关系数均达到0.98以上.这说明我们拟合的参数是正确的,也进一步验证了ABEEMσ-π模型的合理性和可靠性.     

大黄酚印迹聚合物合成的量化计算和实验研究

采用PM3半经验算法计算了大黄酚与甲基丙烯酸和4-乙烯吡啶的结合能,同时采用紫外光谱预组装的实验方法进行最优功能单体和最佳反应比的选择,实验结果和量子化学计算结果具有一致性.以大黄酚为印迹分子、氯仿为溶剂、4-乙烯吡啶为功能单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,合成分子印迹聚合物并测定了其分子识别能力,进一步证实了量子化学计算结果的准确性.     

6种氮氧化物的量子化学理论研究

利用量子化学密度泛函(DFT)方法在6-311++G(d,p)水平上对N2O,NO,NO2,N2O3,N2O4及N2O5等6种氮氧化物的分子结构、布居电荷、偶极矩、极化率、热力学性质等进行了优化计算.理论研究表明:计算结果与实验测定结果基本符合,误差较小.     

二茂铁的结构探讨与核磁共振碳谱计算

用量子化学的方法对二茂铁结构进行了理论研究.采用密度泛函B3LYP方法,在6-31G (d,p)基组水平上对其进行了构型优化,振动分析.在此基础上采用GIAO方法,计算其13CNMR谱,所得结果与实验值基本吻合.     

应用原子-键电负性均衡方法计算镉(Ⅱ)配合物的电荷分布

在以密度泛函理论和电负性均衡原理为基础的原子-键电负性均衡方法的σ-π模型(ABEEM σ-π )中,利用最小二乘法并结合自编程序,通过大量的量子化学计算拟合确定了氢﹑氮﹑氧﹑硫﹑氯以及镉(Ⅱ)等各种类型的原子及相关化学键区域的ABEEM σ-π参数.将这些参数应用到研究镉(Ⅱ)配合物的电荷分布,结果显示由ABEEM σ-π模型计算的电荷分布与量子化学计算结果有[JP2]很好的一致性,线性相关系数在0.93～0.99之间.进一步验证了 ABEEM σ-π [JP]模型的合理性和可靠性,发展了该模型在第五周期过渡金属中的应用.     

β-环糊精与巴西木素的主-客体体系研究

制备了β-环糊精与巴西木素的主-客体包合物,并对其包合行为和性能进行研究.采用紫外可见光谱滴定法确定了包合物的包合比和稳定常数;利用X射线粉末衍射(XRD)、量热分析(DSC)和热重分析(TG)对包合物进行了表征;运用量子化学计算和分子对接模拟研究了主-客体的包合机制.结果显示,β-环糊精与巴西木素的包合量比为1∶1;包合物形成后,巴西木素的热稳定性得到了显著改善;量子化学计算表明,巴西木素以单羟基苯环一侧进入β-环糊精空腔时结合能最低,并以氢键作用形成包合物;分子对接模拟表明,结合能最低时优化的构象为巴西木素以单羟基一侧从大口端进入β-环糊精空腔,与量子化学计算结果一致.     

IF钢凝固过程中Al_2O_3-TiN复合夹杂物的形成机理

以理论分析和实验研究相结合的方式分析了IF钢凝固过程中Al2O3-TiN复合夹杂物的形成机理.结果表明,以凝固分率0.9为界限,钢水凝固过程中Al2O3和TiN先后通过异质形核方式析出并结合形成Al2O3-TiN复合夹杂物;冷却速率越小,复合夹杂物粒径越大;在冷却速率一定时,可作为异质形核核心的夹杂物的粒径越大,凝固过程中析出的复合夹杂物的长大程度越小;复合夹杂物内层Al2O3粒径越小,外层TiN长大程度越明显.     

复合泊松逼近定理

讨论了独立非负整值随机变量部分和的极限分布，给出了这类随机变量部分和与其极限分布的变差矩上界，并用新方法证明了独立非负整值随机变量部分和及其极限分布的一个同阶变差矩上界．     

几种环保制冷剂爆炸极限实验研究与估算

通过实验研究提供了R125与6种HFC、HC制冷剂混合物的爆炸极限变化曲线图.建立了混合工质爆炸极限与临界抑爆浓度的计算模型;与爆炸极限曲线图相结合,对含有不可燃组元混合工质的爆炸极限进行较为准确的估算.结果可作为评价所研究混合工质的可燃性或指导爆炸极限测试的依据.     

油套管特殊螺纹接头上扣扭矩理论分析

油套管特殊螺纹接头上扣扭矩及其构成对于提高接头结构完整性和密封完整性至关重要。在分析典型上扣
扭矩曲线基础上,采用弹性力学厚壁圆筒理论和旋转台肩扭矩公式,建立了特殊螺纹接头上扣扭矩理论计算方法,研
究了不同过盈量和螺纹脂摩擦系数对接头总上扣扭矩及其构成的影响规律。结果表明：过盈量和螺纹脂摩擦系数越
大,总上扣扭矩越大;螺纹径向过盈量、密封面径向过盈量、螺纹脂摩擦系数越小,台肩面轴向过盈量越大,作用到台
肩面扭矩与总扭矩比值越大。总体上,台肩扭矩比值主要受螺纹径向过盈量和台肩轴向过盈量控制,而螺纹脂摩擦系
数主要影响总上扣扭矩。建议加强优化公差配合、提高接头加工精度、严格控制上扣圈数并注重优选螺纹脂。研究结
果对于确定特殊螺纹接头合理上扣扭矩以及强度计算提供了理论依据。     

基于阻力特性的液压挖掘机复合挖掘力建模

基于挖掘过程中三缸联动的实际作业状态,提出复合挖掘力概念.根据动臂、斗杆和铲斗的各自分工确定复合挖掘力限制条件;利用阻力角和差值角的主值区间确定复合挖掘力方向角的取值范围;假设给定挖掘姿态下复合挖掘力大小随方向角渐变,建立复合挖掘力计算模型.以某36 t反铲液压挖掘机为例,验证了该假设的正确性.以真实挖掘轨迹和测试挖掘阻力为基准,对比现有理论挖掘力模型和复合挖掘力模型的计算结果,结果表明后者能够更准确地估算挖掘机的复合挖掘能力.该研究为挖掘机工作装置的优化设计和强度分析提供了评价标准和计算依据.     

偶数齿烧结机星轮的齿形优化与特性分析

以改善烧结机运行稳定性为目的,结合台车的运动特性和工况要求,通过选取合适的运动参数,优化了偶数齿烧结机星轮的复合齿齿形,得到了齿廓曲线统一方程.根据星轮实际尺寸,分析了复合齿廓曲线的速度、加速度、位移曲线特性,讨论了新齿形的几何特性,结果表明优化后的齿廓曲线设计合理,改善了星轮与台车的啮合条件,避免了局部接触冲击,使系统运行平稳,为新型偶数齿烧结机的工业应用提供了理论基础.     

线性多步法关于延迟积分微分方程的散逸性

考虑了延迟积分微分方程数值方法的散逸性,把一类线性多步法应用到以上问题中,当积分项用复合求积公式逼近时,得到了该数值方法的散逸性结果,最后,数值实验证明了所得理论结果的正确性。     

破片侵彻钢/陶瓷/钢复合板的特性分析

为了从理论角度分析钢/陶瓷/钢复合板抵御爆炸破片的侵彻能力,将钢/陶瓷/钢复合靶板简化为由单层的薄板(钢面板)与陶瓷/钢复合靶板组合而成,建立了破片侵彻复合板过程的理论分析模型。结合Florence模型推导了弹体穿透钢/陶瓷/钢复合靶板的剩余速度公式。采用非线性动力学计算程序AUTODYN模拟了圆柱形破片对钢/陶瓷/钢复合靶板的侵彻过程,模拟结果与理论计算结果吻合较好,推导得到的理论公式具有一定的工程实用性。     

N,N′-双(2,4-二硝基苯并氧化呋咱)-1,3,5-三硝基-2,6-二氨基苯的合成

通过间苯二胺和三硝基二氯苯的缩合,再经过硝化、叠氮化、脱氮反应、合成了含氢少、密度高的题称含能材料,并对有关理论问题作了说明。     

确定汽车桥壳液压胀形极限成形系数的初探

推导出管坯复合液压胀形极限成形系数的数学表达式,确定了汽车桥壳复合液压胀形极限成形系数,为实际生产上确定成形次数和分配各道次的胀形系数提供了理论依据。