分子非线性光学性质的量子化学研究

非线性光学是研究介质在强光作用下产生的非线性光学现象及其应用.以有机非线性光学材料苯并噻唑衍生物和花青苷衍生物共6个分子为代表,根据密度泛函理论优化其分子结构,从而得到它们稳定的分子构型,通过分析键长键角、共轭链长度、轨道图像、跃迁能振子其强度以及二阶非线性光学系数Btol值等数据,得出Btol正比于跃迁偶极距,反比于跃迁能,所以增加的跃迁偶极距和红移的光谱吸收峰会导致Btol增大.     

团簇Ti4P的电子性质及催化性质的前线轨道研究

为深入了解团簇Ti4P的电子性质以及催化性质,采用密度泛函理论,对团簇Ti4P所有构型优化和频率计算,得到7种优化构型.团簇Ti4P中电子主要由Ti原子流向P原子,且主要由Ti-4s轨道提供电子,P-3d轨道流入的电子最少.在所有优化构型中,2(2)转移电子的能力最弱,1(4)转移电子的能力最强.根据前线轨道理论研究团簇Ti4P的催化性质发现,前线轨道主要贡献者为Ti原子,所以该团簇存在的潜在催化活性位点极有可能就是Ti原子所在的位置.     

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.     

用量子化学方法研究卟啉试剂的结构和性能

本文利用Parr,Pariser,Pople等提出的一种π电子半经验自洽场MO法(简称PPP法)所编制的程序,对新合成的一种卟啉试剂进行计算,与实验测定结果进行比较,基本一致。同时还探讨了该试剂参加显色反应的初步规律。     

典型轴手性D分子F被H取代的衍生物结构特性的理论研究

使用密度泛函理论的b3lyp方法,在b3lyp/6-31+g(d,p)理论水平上对D分子手性对映体D1的F被H取代的几种衍生物结构、红外振动频率、分子前线轨道进行了理论研究.结果表明:它们的解离产物及手型转变机制会不同;三种衍生物分子的HOMO和LUMO轨道,主要来源于骨架C原子p电子的贡献,F原子的p电子和手性C原子所在环上的H的s电子对前线分子轨道有很小的贡献.     

磺酰胺类化合物的抑菌活性和量子化学计算

利用单片纸碟法制定了4种磺酰类化合物对革兰氏阳性和阴性菌的抑制活性，测定结果与抑制ALS的活性结果相符，对4种磺酰胺类化合物进行了量化计算，讨论了前线轨道能量，原子净电荷等与活性的关系，推导出化合物的可能活性部位。     

氯酸钾热分解反应机理的量子化学研究

采用Gaussian03量子化学程序包中考虑了电子相关性的密度泛函理论（DFT）的B3LYP方法,在6-311＋G（3df）水平上对氯酸钾热分解反应路径进行了设计,对反应过程中可能存在的反应物、中间物、过渡态和产物的几何构型进行能量梯度全优化,同时计算得到了热分解反应的标准热力学量变。研究结果表明：由于氯酸根中存在的孤对电子以及（d-p）π配键的特殊属性,致使其稳定性较差。当氯酸钾吸热后,晶体扩散加快,振动振幅加大,致使部分氯酸根离子的Cl→O键断裂重新组合生成稳定的高氯酸根离子,当所有的氯酸钾都形成高氯酸钾时,高氯酸钾再发生分解反应放出氧气。这一热分解反应机理与前人的实验结果一致。     

NiSOD天然酶活性中心量子化学研究

通过密度泛函理论计算了天然NiSOD氧化态(ox)/NiSOD还原态(red)的活性中心的电子结构.采用INDO/S方法计算了电子光谱,并与实验值进行了比较.从前线分子轨道及自然键轨道布居等方面揭示了S原子在催化超氧阴离子的活性中的作用,以及NiSOD具有较高结构稳定性的原因.结果表明:NiSODox/NiSODred分别以低自旋态为最稳定状态,计算值与实验结果一致.     

（Cl2F）^＋结构和稳定性的量子化学从头计算和密度泛函理论研究

在Ｂ３ＬＹＰ,ＭＰ２,ＱＣＩＳＤ,ＱＣＩＳＤ（Ｔ）,ＣＣＳＤ（Ｔ）,ＣＢＳ－Ｑ,Ｇ２（ＭＰ２）和Ｇ２的理论水平下,对（Ｃｌ２Ｆ）＾＋的单重态和三重态进行了计算。结果表明,（Ｃｌ２Ｆ）＾＋的两种构型（ＣｌＦＣｌ）＾＋（Ｃ２Ｖ构型）和（ＣｌＣｌＦ）＾＋（Ｃｓ构型）都有可能存在,且（ＣｌＣｌＦ）＾＋比（ＣｌＦＣｌ）＾＋更为稳定。     

Investigation of adsorption of surfactant at the air-water interface with quantum chemistry method

Density functional theory （DFT） of quantum chemistry was used to optimize the configuration of the anionic surfactant complexes CH3（CH2）7OSO3^- （H2O）n （n=0-6） and calculate their molecular frequencies at the B3LYP/6-311＋G^＊ level. The interaction of CH3（CH2）7OSO3^- with 1 to 6 water molecules was investigated at the air-water interface with DFT. The results revealed that the hydration shell was formed in the form of H-bond between the hydrophilic group of CH3（CH2）7OSO3^- and 6 waters. The strength of H-bonds belongs to medium. Binding free energy revealed that the hydration shell was stable. The increase of the number of water molecules will cause increases of the total charge of hydrophilic group and S10-O9-C8 bond angle, but decreases of the alkyl chain length and the bond lengths of S10-O11, S10-O12 as well as S10-O13, respectively.     

团簇NiMo3P极化率与催化性质的研究

为了探究团簇NiMo₃P各优化构型的形变情况,并寻找催化性能最优异的团簇NiMo₃P构型,根据拓扑学原理,在B3LYP泛函条件下,采用Lan12dz基组运用密度泛函理论对团簇NiMo₃P进行优化计算,得到4种四重态、5种二重态共9种稳定构型。对团簇NiMo₃P的变形性能进行分析发现：团簇极化率对于几何结构具有很强的依赖性,构型1^（2）的结构最为紧凑,不易发生形变。对前线轨道进行分析发现：金属原子与非金属原子相比具有更好的催化活性;在Ni、Mo、P 3种原子中,Mo原子最有可能是团簇潜在的催化活性位点;在催化反应中,团簇NiMo₃P具有强的电子接受能力,但其提供电子的能力亦不可忽略;构型2^（2）的能隙差值最小,亲电指数值最高,反应活性最强。     

团簇Fe3Ni3的极化率与催化性质

为探究团簇Fe₃Ni₃优化构型的稳定性及其受外场影响的形变情况,并研究其催化性质,使用密度泛函理论中的B3LYP/Lanl2dz(Level)对设计出的初始构型进行全参数优化计算,将含虚频和能量较高的相同构型排除后,最终得到9种稳定的优化构型.从各优化构型的极化率、前线轨道及福井函数分析发现:构型4⁽³⁾的极化率最大,原子间的相互作用力最小,构型易发生形变,且构型4⁽³⁾的能隙差最小,电子从HOMO轨道向LUMO轨道转移的难度最小,在催化反应过程中反应活性最好; 单重态构型比三重态构型原子间相互作用力更强,结构更致密,不易发生形变; 在三重态构型中Fe原子是前线轨道的主要贡献者,是催化反应过程中的潜在活性位点,具有较强的得电子能力.而单重态构型与之相反,Ni原子是前线轨道的主要贡献者,在催化过程中提供电子的能力较强.     

4种菁染料化合物结构和性能的密度泛函理论研究

运用量子化学的密度泛函方法，在B3LYP／6－31G水平下全优化计算了近期合成的正离子型菁染料与相应中性化合物的分子几何型和电子结构，由前线分子轨道理论提供了反应的活性原子和活性键。此外，还通过ZINDO／S计算得到了它们的紫外光谱。联系实验事实和有机电子结构理论对计算结果进行了讨论。4种标题物的紫外光谱λmax的计算值、实测值以及前线轨道能级差值（△E)三者之间呈现一致的大小排序。     

咪唑啉缓蚀剂分子结构与缓蚀性能的量子化学分析

采用量子化学密度泛函理论,考察6种十一烷基咪唑啉缓蚀剂的缓蚀性能与分子结构的关系,通过前线轨道分布、Fukui指数、自然电荷分布以及分子中重原子对前线轨道贡献等分析缓蚀剂分子的反应活性位点.结果表明:咪唑啉类缓蚀剂分子与金属界面作用时,主要是咪唑环和亲水支链上的极性基团起作用,分子的活性位点主要分布在咪唑环及亲水取代基...     

DFT/B3LYP方法探索C6H5（CH3）2SiOH的结构和化学键特性

二甲基苯基硅醇易通过蒸馏的方法进行分离提纯,进而制备高纯硅,但其化学键特性的实验数据较为缺乏,笔者运用密度泛函理论DFT/B3LYP方法,采用6-311＋＋G＊＊基组进行计算,首先对二甲基苯基硅醇的初始构型进行完全开放的几何构型全优化,之后结合能量分析、电荷分析和自然键轨道分析（NBO）考察了二甲基苯基硅醇平衡构型的分子性质,得出二甲基苯基硅醇分子的化学键特性：1）苯基和甲基对羟基上的O-H键影响甚微,但使Si-O键有所增强;2）Si与苯环上C原子间的键强度较弱,Si-O键相对较强,O-H键最弱;3）苯环上C原子间电子离域化程度相对较高,O的孤对电子流向Si-C反键轨道,可略为削弱Si-C键强     

配合物(AP)Ge(Ⅱ)的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6-31+G(d)方法优化得到了配合物(AP)Ge(Ⅱ)的几何结构;通过自然键轨道(NBO)分析,得到各原子的电荷分布;对配合物(AP)Ge(Ⅱ)的前线分子轨道进行了分析;通过振动分析得到红外(IR)谱图,并对计算得到的振动频率进行归属和解析;运用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法对该化合物的电子吸收光谱进行了计算.     

Zn(OH)4-6和Zn(H2O)2+6系列配合物的电子结构

采用密度泛函理论(DFT)的B3PW91方法，在Lanl2dz、6-31G(d,p)、6-311++G(d,p)基组水平上对具有不同点群对称性的Zn(OH)^4-₆及Zn(H₂O)²⁺₆系列配合物的几何构型进行了全优化并在B3PW91/6/311++G(d,p)水平上对前线轨道、振动频率等性质进行了分析。Zn(OH)^4-₆系列配合物中具有D_3d点群对称性的构型最稳定，Zn(H₂O)²⁺₆系列配合物中具有T_h点群对称性的构型最稳定。从体系能量角度考虑，Zn(OH)^4-₆·6H₂O体系比Zn(H₂O)²⁺₆·6OH^-体系稳定。通过振动分析得到的O—H键吸收峰在3816和1638cm^-1位置处，Zn—O键的吸收峰在541和391cm^-1位置处，与文献报道的实验数值相符，证明所采用的理论方法及基组适用于研究Zn(OH)₆^4-和Zn(H₂O)²⁺₆系列配合物的电子结构。     

Zn(OH)_6~(4-)和Zn(H_2O)_6~(2 )系列配合物的电子结构

采用密度泛函理论(DFT)的B3PW91方法,在Lanl2dz、6-31G(d,p)、6-311 G(d,p)基组水平上对具有不同点群对称性的Zn(OH)46-及Zn(H2O)62 系列配合物的几何构型进行了全优化,并在B3PW91/6-311 G(d,p)水平上对前线轨道、振动频率等性质进行了分析。Zn(OH)64-系列配合物中具有D3d点群对称性的构型最稳定,Zn(H2O)26 系列配合物中具有Th点群对称性的构型最稳定。从体系能量角度考虑,Zn(OH)64-.6H2O体系比Zn(H2O)26 .6OH-体系稳定。通过振动分析得到的O—H键吸收峰在3816和1638cm-1位置处,Zn—O键的吸收峰在541和391cm-1位置处,与文献报道的实验数值相符,证明所采用的理论方法及基组适用于研究Zn(OH)64-和Zn(H2O)62 系列配合物的电子结构。