Keggin型杂多阴离子α-[AlW9Mo3O40]5-电子性质的密度泛函理论研究

采用量子化学密度泛函理论(DFT)方法研究Keggin型杂多阴离子α-[AlW9Mo3O40]5-的电子性质.计算结果表明:α-[AlW9Mo3O40]5-的最高占有轨道(HOMO)主要分布在桥氧原子(Ob)上,由Ob原子的p轨道构成,而最低空轨道(LUMO)则集中在Mo原子和Ob原子上,由Mo原子的d轨道和Ob原子的p轨道构成,两者具有反键作用;预测在发生第一次氧化还原反应时,主要是Mo原子得电子被还原;Al原子、W原子和Mo原子都从邻近的O原子上得到电子,负电荷离域在整个阴离子簇的O原子上,并且W桥氧为亲核反应活性中心;W桥氧为碱性最强部位,易于发生亲核反应,这与电荷分析得到的结论一致.     

电荷转移盐BEST2[Fe(CN)5 NO]电磁性质的研究

本文采用从头计算方法并利用GGA近似，研究了电荷转移盐BEST2[Fe(CN)5NO]的电磁性质，理论计算的结果显示该电荷转移盐具有磁性和电导共存的性质，我们发现氧的2p轨道、氮的2p轨道、铁原子的t2g轨道、硒的2p轨道和硫的2p轨道的π电子提供了电导的性质，而磁性主要来源于配位体[Fe(CN)5NO]^2-阴离子，铁原子t2g轨道上的π电子、氰基基团、局域在氮氧自由基上的未成对的电子提供了磁性，我们的理论结果与实验十分相符。     

取代基和配体的负离子效应对(TPFC)Mn(V)O轴向配位作用的影响

采用密度泛函理论(DFT)的BP86方法对系列位取代的锰(Ⅴ)-氧咔咯((TPFC)MnⅤO)配合物与咪唑的轴向配位作用,以及无位取代的(TPFC)MnⅤO与轴向配体4-甲基咪唑和吡咯的轴向配位性质进行理论研究。计算结果显示位取代基吸电子性质和轴向配体负离子效应均能缩短配位键长并增大结合能,显著增强(TPFC)MnⅤO配合物轴向配位作用。通过自然键轨道(NBO)分析发现影响其轴向配位作用的主要因素是轴向配体上氮原子的孤对电子轨道LP(N)与锰原子的孤对电子轨道LP(Mn,4s)和锰氧反键轨道*(MnO)间的二级微扰稳定化能E(2),取代基吸电子效应和轴向配体负离子效应均能导致E(2)值增大,显著增强(TPFC)MnⅤO的轴向配位作用。     

取代基和配体的负离子效应对(TPFC)Mn(Ⅴ)O轴向配位作用的影响

采用密度泛函理论(DFT)的BP86方法对系列β位取代的锰(Ⅴ)-氧咔咯(TPFC) Mn(Ⅴ) O配合物与咪唑的轴向配位作用,以及无β位取代的(TPFC) Mn(Ⅴ) O与4-甲基咪唑和吡咯的轴向配位性质进行理论研究.计算结果显示:β位取代基吸电子性质和轴向配体负离子效应均能缩短配位键长并增强结合能,显著增强(TPFC) Mn(Ⅴ) O配合物的轴向配位作用,其中轴向配体负离子效应影响更加显著.通过自然键轨道(NBO)分析发现,这2种效应加强(TPFC) Mn(Ⅴ) O轴向配位作用的主要因素:配位氮原子的孤对电子轨道LP(N)与Mn原子的孤对电子轨道LP(Mn,4s)和锰氧反键轨道σ*(Mn≡O)间形成较大的二级微扰稳定化能E(2).     

氯化烷基季铵盐离子液体结构性质的密度泛函计算

采用密度泛函方法计算了氯化烷基季铵盐离子液体中阴阳离子的几何构型、净电荷、振动频率和结合能等。结果表明,阳离子的最低未占有轨道（LUMO）主要由氢和氮原子的s轨道所贡献,Cl4^-的最高占有轨道（HOMO）主要由氯原子的2p轨道所贡献。烷基季铵盐阳离子的LUMO与阴离子的HOMO相互作用形成离子液体。     

SrMoO4的电子结构和光学特性

用第一性原理对SrMoO4化合物第一次进行了电子结构与光学性质的理论研究．发现SrMoO4有一个3．59eV直接带隙．Mo原子的d轨道和O原子的p轨道之间的杂化形成了SrMoO4^2-阴离子．基于电子能带结构对介电函数的虚部进行了解释，并对SrMoO4的反射系数、吸收系数、能量损失系数、折射系数和湮灭系数等光学性质进行了研究．     

类铍离子1s22s2p3P态精细结构的计算

利用不可约张量理论导出了类铍离子态精细结构(包括自旋-自旋、自旋-其它轨道以及轨道-轨道相互作用)的解析表达式,完成所有角向积分、自旋求和的计算,使类铍离子1s22s2p3P态精细结构能级最终可以表示为径向积分之和,从而得到了对应能级的精细结构的理论计算值,计算结果与实验观测值误差小于0.08%.     

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.     

铈杂多配离子层柱水滑石ZnAl-Ce(PMoV)_2的合成、表征及催化性能

以十四酸根阴离子柱撑Zn-Al水滑石Zn0.77Al0.22(OH)2.0.22C13H27COO.0.81H2O(记为ZnAl-14A)为预撑前体,在水溶液中用离子交换法将以2:17缺位杂多酸根离子(P2Mo16VO61)11-(记为P Mo V)为配体的稀土杂多配阴离子Ce(P2Mo16VO61)219-(记为Ce(PMoV)2)插层组装到水滑石层板间,合成了1种具有大的层间距(3.37 nm)的超分子插层材料Zn0.77Al0.23(OH)2.0.0105[Ce(P1.9Mo15.7V1.1O61)2].0.029C13H27COO.0.87H2O(记为ZnAl-Ce(PMoV)2).用ICP,IR,XRD和DTA对产物的组成和结构进行了表征.结果表明,该产物中Ce(PMoV)2配阴离子沿其长轴垂直于层板的方向分布于水滑石层间;产物具有规整的层状结构、良好的结晶度和热稳定性;产物对乙酸与正丁醇的酯化反应,二甘醇的脱水-环化反应和H2O2氧化环已烷的反应有良好的催化性能,且易于回收重复使用.     

S掺杂锐钛矿TiO_2电子结构的第一性原理研究

对完整锐钛矿TiO2晶体及S掺杂锐钛矿TiO2晶体电子结构进行了基于密度泛函理论的第一性原理研究.通过对能带、态密度的分析,发现在S掺杂后,O原子,S原子与Ti原子在导带区发生了强烈的相互关联作用,致使Ti原子3d轨道上的电子向S原子的3p轨道,O原子的2p轨道移动,使得导带向低能区移动,从而使TiO2的禁带宽度变小,吸收边红移.从而揭示了S掺杂导致锐钛矿TiO2晶体禁带宽度变小的机理.理论计算与实验结果基本相符.     

一维链状化合物[Cu(C_(10)N_2H_8)_2(H_2O)]_2{[Cu(C_(10)N_2H_8)][Cr(OH)_6Mo_6O_(18)]_2}·10H_2O的合成与晶体结构

在常规条件下,合成了基于Anderson结构多阴离子[Cr(OH)6Mo6O18]3-的一维链状结构化合物[Cu(C10N2H8)2(H2O)]2{[Cu(C10N2H8)][Cr(OH)6Mo6O18]2}.10H2O.通过元素分析、红外光谱和X射线单晶衍射对合成的化合物进行了表征.结果表明:该化合物属于单斜晶系,P21/n空间群;晶胞参数为a=1.4569(2)nm,b=3.4591(5)nm,c=1.5088(2)nm,α=90°,β=111.453(2)°,γ=90°,V=7.0771(18)nm3,Z=4,R1=0.0743,ωR2=0.1916.该化合物是一个一维链状化合物,由交替连接的2,2′-联吡啶铜的配合物和多阴离子[Cr(OH)6Mo6O18]3-组成.相邻链间通过吡啶配体的π-π相互作用,进一步形成了三维结构.     

新型超分子化合物(H_3NCH_2CH_2NH_3)6[P_4Mo_(10)O_(46)]·10H_2O的水热合成及晶体结构

利用中温水热技术合成了新型超分子化合物(H3NCH2CH2NH3)6[P4Mo10O46].10H2O,采用元素分析、红外光谱、热重分析和X射线单晶结构分析对其进行了表征.结果表明:该化合物属于三斜晶系,P-1空间群;晶胞参数a=1.0892nm,b=1.5834nm,c=1.9974nm,α=88.523°,β=78.513°,γ=71.453°,V=3.1978nm3,Z=2,R1=0.0312,wR2=0.0795.     

First-principles investigation of structural and electronic properties of oxygen adsorbing phosphorene

Two-dimensional (2D) phosphorene has been extensively studied for potential electronic and optoelectronic applications.It is easily oxidized by adsorbing oxygen in the air,exhibiting changed materials stability and properties.Yet the impact of oxygen concentrations on stability and electronic properties of oxygen adsorbing phosphorene has never been systematically investigated.In this article,the oxygen adsorbing phosphorene at different oxygen concentrations are studied via first-principles crystal structure searches.We considered stoichiometries of P_8O,P_(16)O_(3)) P_4O and P_8O_(3,)with both single-side and dual-side adsorption for selected case P_4O.The energetically stable structure of each stoichiometry is identified.It has been found that the band gaps show rather wide range change,strongly depending on the oxygen concentration.Interestingly,at the higher oxygen concentration the relatively low band gaps and small carrier effective masses emerge,comparable with the pristine black phosphorus.This may be associated with the appearance of bridged P-O-P bonds as oxygen concentration increasing.The electronic properties are discussed in relation to structural features and chemical bonding.     

β-二酮二亚胺铝化合物的CO插入反应机理及其成键性质分析

采用ONIOM(B3LYP/6-31G(d):AM1)方法,对β-二酮二亚胺Al配合物LAl[η2-(CSiMe3)2](L=HC[(CMe)(NAr)]2,Ar=2,6-iPr2C6H3)和LAl[η2-(CPh)2](L=HC[(CMe)(NAr)]2,Ar=2,6-iPr2C6H3)的CO插入反应进行了理论研究,并在B3LYP/6-311G(d,p)水平上分析了反应物、过渡态和产物的键合特征。结果表明:反应活化能和前线分子轨道能级差较低,该插入过程易于进行;与过渡金属原子的酰基配合物不同,主族元素Al的酰基配合物中,Al原子与酰基碳原子之间不存在σ-π配键,而是Al的3s轨道与酰基C原子的sp2杂化轨道形成的电价配键,且Al的酰基配合物可能较过渡金属类似物有更高的化学活性。     

Electronic properties and stabilities of methoxy-substituted Lindqvist polyoxometalates [Nb2W4019CH3]3- by DFT

The electronic properties and stabilities of five [Nb2W4O18OCH3]3-isomers have been investigated using a density functional theory method.The results show that the isomer with the methoxy group occupying a bridging position between two tungsten atoms(two tungsten atoms in the plane that contains two niobium atoms) in the [Nb2W4O18OCH3]3-framework is the most stable isomer in acetonitrile.The stability of the one-electron-reduced isomers changes little.The most stable one-electron-reduced isomer has the methoxy group occupying a bridging position between niobium atoms in the [Nb2W4O18OCH3]4-framework.The M-Ob(M = Nb,W;b denotes bridging) bond lengths in anions in which the metal atoms are connected by a methoxy group are longer than those in [Nb2W4O19]4-.The highest occupied molecular orbitals(HOMO) in [Nb2W4O19]4-mainly delocalize over the bridging oxygen atoms of two niobium atoms and two tungsten atoms located in the equatorial plane,and the bridging oxygen atoms on the axial surface.The lowest unoccupied molecular orbitals(LUMO) of [Nb2W4O19]4-are mainly concentrated on the tungsten atoms and antibonding oxygen atoms.Methoxy substitution modifies the electronic properties of the [Nb2W4O18OCH3]3-isomers.The HOMOs in the five isomers formally delocalize over the bridging oxygen atoms,which are distant from the surface containing the methoxy group and four metal atoms.The LUMOs delocalize over the d-shells of the four metal atoms that are close to the methoxy group,and the p-orbitals of oxygen.One-electron reduction occurred at the tungsten atoms,not the niobium atoms.     

X掺杂团簇Bn+1(n=1~11; X=Be, Mn)的密度泛函研究

本文利用密度泛函理论对BnX(n=1~11; X=B, Be, Mn)基态结构、稳定性、电子构型与磁性开展了系统研究. 结果表明: 团簇BnX( n=5~11; X=Be, Mn)中的X原子均位于高配位,BnBe的基态构型为多重度为1或2的低重态;团簇BnX的平均结合能均随尺寸的增大而逐渐增大,n取值相同时,Bn+1团簇的平均结合能最高. HOMO-LOMO能隙结果表明, 掺杂铍原子、锰原子有利于提高纯硼团簇的化学活性;团簇BnBe中的Be原子是电荷的受体,团簇BnMn中Mn原子轨道电子表现出显著的spd杂化;团簇BnX (X=B,Be)中的开壳层结构磁矩主要由2p轨道贡献. 团簇BnMn均为开壳层结构,总磁矩主要由Mn3d轨道贡献. 随着团簇BnMn尺寸的增大,Mn原子的配位数增大,B-Mn平均键长增大,Mn3d轨道磁矩减小而导致团簇的总磁矩减小.     

正交与非正交定域分子轨道的定域性评估

本文总结了正则分子轨道（CMO）,正交定域分子轨道（OLMO）及非正交定域分子轨道（NOLMO）相应的理论,并引入轨道延展度来衡量每种方法生成的分子轨道的定域性能差异,每种方法相对于传统的正则分子轨道轨道其延展度得到提高的比例。通过计算和分析一些典型分子体系的轨道延展度,我们发现,对于占据轨道而言,NOLMO的定域性要比OLMO（通过Boys,Edmiston-Ruedenberg,和Pipek-Mezey方法得到）的定域性都要好,这也与之前已经发表的非正交定域分子轨道的定域性比正交定域分子轨道好10-28%的理论相符。     

Mo和Re(n-1)f轨道在双核四重键卤化物中的作用

研究了Mo和Re原子(n—1)f轨道在双核四重键卤化物中的成键作用.结果表明当基集合中考虑金属原子的(n—1)f轨道时,体系总能量及π和δ能级明显降低,金属原子间电子出现的几率有较大增加.对δ→δ~*电子跃迁光谱的近似估算同样表明,在这些过渡金属双核卤化物中,金属(n—1)f轨道对四重键的形成起了重要作用.     

Electronic properties and stabilities of methoxy-substituted Lindqvist polyoxometalates [Nb<Subscript>2</Subscript>W<Subscript>4</Subscript>O<Subscript>19</Subscript>CH<Subscript>3</Subscript>]<Superscript>3−</Superscript> by DFT

The electronic properties and stabilities of five [Nb₂W₄O₁₈OCH₃]³⁻ isomers have been investigated using a density functional theory method. The results show that the isomer with the methoxy group occupying a bridging position between two tungsten atoms (two tungsten atoms in the plane that contains two niobium atoms) in the [Nb₂W₄O₁₈OCH₃]3⁻ framework is the most stable isomer in acetonitrile. The stability of the one-electron-reduced isomers changes little. The most stable one-electron-reduced isomer has the methoxy group occupying a bridging position between niobium atoms in the [Nb₂W₄O₁₈OCH₃]⁴⁻ framework. The M-Ob (M = Nb, W; b denotes bridging) bond lengths in anions in which the metal atoms are connected by a methoxy group are longer than those in [Nb₂W₄O₁₉]⁴⁻. The highest occupied molecular orbitals (HOMO) in [Nb₂W₄O₁₉]⁴⁻ mainly delocalize over the bridging oxygen atoms of two niobium atoms and two tungsten atoms located in the equatorial plane, and the bridging oxygen atoms on the axial surface. The lowest unoccupied molecular orbitals (LUMO) of [Nb₂W₄O₁₉]⁴⁻ are mainly concentrated on the tungsten atoms and antibonding oxygen atoms. Methoxy substitution modifies the electronic properties of the [Nb₂W₄O₁₈OCH₃]³⁻ isomers. The HOMOs in the five isomers formally delocalize over the bridging oxygen atoms, which are distant from the surface containing the methoxy group and four metal atoms. The LUMOs delocalize over the d-shells of the four metal atoms that are close to the methoxy group, and the p-orbitals of oxygen. One-electron reduction occurred at the tungsten atoms, not the niobium atoms.     

十核环状有机锡氧梯形化合物{[(ArCH2)2Sn(O)]5(O2N)}2的合成和{[(p-ClC6H4CH2)2Sn(O)]5(O2N)}2的晶体结构

目的研究烃基锡氧化合物的结构。方法通过（ArCH2）2SnCl2在硝酸银存在下发生水解反应进行合成，通过元素分析、红外光谱和核磁共振氢谱对其结构进行表征。结果合成了4个新型十核环状有机锡氧梯形化合物{[（ArCH2）2Sn（O）]5（O2N）}2[Ar=P-ClC6H4（1），p-FC6H4（2），o-ClC6H4（3），o-FC6H4（4）]，用X-射线单晶衍射测定了化合物{[（p-ClC6H4CH2）2Sn（O）]5（O2N）}2（1）的晶体结构。结论在此化合物中所有锡原子呈五配位畸变三角双锥构型。