用微机演示甲烷分子的形成—SP~3杂化

结构化学知识是中学化学教学中讲授的难点之一,其原因如下: 1.中学生的知识范围有限,空间想像能力较差。 2.教师不可能用数理方程来讲解中学课本中的结构化学知识。加之,我国一般中学的现状是教学仪器设备、模型还跟不上需要。 3.结构化学知识本身是很抽象的。限于中学化学教学层次,只能从抽象的概念介绍,而不能测试必要的数据进行证实。基于以上原因,必然给师生造成教与学的困难。为了突破中学化学教学中的难点,我们依据轨道杂化理论的要点,借助微机的作图功能,以BASIC语言,在STC的     

甲烷在Ni(110)面吸附的密度泛函理论研究

采用广义梯度近似密度泛函理论方法(GGA/PW91),结合周期平板模型,研究了甲烷在Ni(110)面不同位置的吸附行为,找到最稳定的吸附方式,并对其稳定结构进行电荷和态密度分析.结果表明:甲烷在Ni(110)面24种吸附方式中,顶位T4的吸附能(4.59kJ/mol)最大,是最稳定的吸附方式,且为物理吸附;从C-H键长和CH4吸附前后的振动频率分析可知,C-H1或C-H4键易断裂;通过Mulliken电荷布居的分析可知,相对于吸附前,吸附后电子从被吸附物Ni的4s、4p轨道以及吸附物中C的2s、2p轨道转移给吸附物中H1或H4的1s轨道;能带结构和态密度分析表明,在-10~-5eV的能带区间出现了新峰,该能带由C的2p轨道、H的1s轨道以及Ni的4s、4p轨道构成,说明CH4在Ni(110)晶面吸附有相互作用.     

添加AlCl3水解TiCl4制备的对Cr(VI)具有较高的吸附能力的金红石二氧化钛

Rutile titania (TiO₂) was successfully prepared via hydrolysis of TiCl₄ in the presence of AlCl₃. The powders were characterized by X-ray powder diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and Brunauer?Emmett?Teller (BET) surface area analysis. In the present system, AlCl₃ functions as a nucleating agent and induces the formation of rutile TiO₂. The influences of HCl and isopropanol concentrations on the purity and morphology of the rutile TiO₂ were investigated. The purity of the rutile TiO₂ increased with increasing concentration of HCl. Evenly dispersed rutile TiO₂ particles with a spherical morphology were obtained when the HCl and isopropanol concentrations were 0.5 and 1 mol·L?l, respectively. Furthermore, the prepared TiO₂ powders were used in adsorption tests of the heavy metal pollutant Cr(VI). Rutile TiO₂ sample S-9 demonstrated greater adsorption performance and a removal efficiency that was greater than 99.95% after 60 min of adsorption when the Cr(VI) concentration was 200 mg·L?l. The maximum adsorption capacity on rutile TiO₂ was 28.9 mg·g?1. This work provides an easy path to prepare a high-performance rutile TiO₂ adsorbent with potential applications in water pollution treatment.     

H2O在金红石型IrO2(110)和RuO2(110)表面吸附的DFT分析

采用密度泛函理论(DFT)中的广义梯度近似(GGA),利用VASP软件包对IrO_2(110)和RuO_2(110)表面吸附H_2O的特性进行计算.结果表明其存在两种吸附方式,即H_2O在不饱和配位Mecus(Me代表Ir或Ru原子,下同)上分别以垂直(110)面且氢原子向上的Mecus-up和平行(110)面的Mecus-par的吸附.Mecus-par较Mecus-up能更强烈吸附H_2O,且经Mecus-par吸附后,H_2O有分解的趋势,而Mecus-up则为物理吸附.相比RuO_2(110),IrO_2(110)能更强烈地吸附H_2O.吸附前后H_2O的电子结构表明,H_2O向(110)提供少量电子,(110)电导增加.     

Tl在Si(111)面吸附特性理论研究

Ⅲ族金属元素(如Al,Ga和In)在Si表面的吸附长期以来一直受到众多理论和实验研究者的关注,最近,该族最重的元素铊(Tl)在Si(111)面吸附的独特性质引起了人们的极大兴趣.通过低能电子衍射(LEED),Visikovskiy等人[1]发现Tl吸附在Si(111)表面时由于外加直流电压极性的转换表面结构在(1×1)和(√3×√3)之间存在可逆的结构改变,与Tl同族的In在表面电迁移后形成具有(4×1)结构的表面硅化物,是不可逆的.     

金红石型TiO_2(110)表面甲醇氧化机制的理论模拟

基于第一性原理计算,详细研究了完美的金红石型Ti O2(110)面上CH3OH转化为HCOOCH3的氧化机制。计算所得的基元反应的能垒证实了CH3OH在Ti O2(110)表面上经过脱氢和耦合反应生成了中间物CH3OC(=O)H2,然后经过脱氢生成了最终的产物HCOOCH3。     

杂化轨道理论的研究——(Ⅰ)AXY_3型分子中S-P杂化轨道间的键角(英文)

本文根据文[1]提出的一般性的统一的处理方法,对AXY_3型分子的键角、杂化指数和成键能力等进行了计算,获得了规律性结果。     

金红石型纳米TiO2(110)表面原子结构和电子结构的理论研究

利用MaterialsStudio软件采用密度泛函理论的全势PLAPW方法研究了金红石型纳米TiO₂的表面原子和电子结构及其性质。计算结果表明:金红石型纳米TiO₂(110 )表面原子结构发生了弛豫和重构,随着原子层厚度的增加,相应的弛豫距离减小,表面禁带宽度降低,具有了准金属特性。表面HOMO和LUMO轨道分别是由Ti⁴⁺的p轨道和d轨道构成,其表面的活性位为Ti⁴⁺。     

气体分子(N2,Cl2)在石墨表面吸附的EHT研究

基于集团模型电荷自洽的EHT(Extended Hückle Thory)方法在理论上对双原子气体分子(N2,Cl2)在石墨表面的吸附进行了计算分析。讨论了双原子气体分子的吸附位置、分子键的取向、公度和非公度问题,并和实验结果进行了比较。     

正己烷在CaCO3(100)面吸附的第一性原理研究

致密油在储层多孔介质中的吸附研究多以定量的实验研究为主,定性的机理研究较少。以正己烷为对象,从原子分子层面定性研究其在碳酸钙表面的吸附能力,为解释致密油在储层岩石基质上的吸附性提供了有力依据。采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了C_6H_(14)分子在CaCO_3(100)面的吸附能,对比分析了吸附前后的物理结构和电子态密度。结果表明:C_6H_(14)分子在B11位吸附最稳定,吸附能为-0.782 4 eV,吸附后键长键角变化率均小于1%,是一种弱化学吸附。不同吸附位的能量差值很小,仅为0.017 8 e V,C_6H_(14)分子容易在CaCO_3表面发生稳定流动。吸附后,C_6H_(14)分子的电子态密度向低能量区域整体偏移约3.1 e V,而CaCO_3(100)面的电子态密度曲线基本重合,吸附作用对C_6H_(14)分子的电子结构影响显著,对CaCO_3(100)面电子结构影响甚微。     

Mn(Ⅱ)在伊利石(001)面和(010)面吸附的密度泛函研究

为探究Mn(Ⅱ)在伊利石表面的吸附机理,采用密度泛函理论(DFT)模拟Mn(Ⅱ)在伊利石(001)面和(010)面的吸附,研究了活性位、吸附构型、电荷和态密度。结果表明:在(001)面,Mn(Ⅱ)优先吸附于硅氧环空穴处,且与活性氧O_S1形成1个共价键,吸附能为-262.55 kJ/mol;在(010)面,Mn(Ⅱ)与羟基基团的氧原子形成1~3个共价键,随着共价键数量的增加,吸附能增大,吸附的最稳定构型为Mn(Ⅱ)吸附于3个≡Al—OH基团之间的空穴处,吸附能为-533.62 kJ/mol;Mn(Ⅱ)与(001)面和(010)面均存在共价键作用和静电作用,在(001)面的吸附能小于(010)面,且与(001)面以静电作用为主,与(010)面以共价键作用为主;Mn(Ⅱ)与伊利石表面共价键的形成主要是Mn(Ⅱ)的4s轨道与表面O_S的2p轨道间的相互作用。研究结果可为黏土吸附材料的开发和污染土壤的净化提供理论基础。     

二组分气体在固体上吸附的研究(Ⅶ)─—在不同复盖度下二组分气体在氧化铝上的吸附规律

测定了不同复盖度下的苯－正己烷和正庚烷－正己烷两个二组分气体在氧化铝上的组成吸附等温度，以及单组分气体在氧化铝上吸附的ＢＥＴ常数．结果表明，随着复盖度的增加，两个体系的组成吸附等温线都向下靠近它们各自的气液平衡曲线，可以近似地将二组分气相与吸附相的平衡看成二组分的气液两相平衡，两个体系的组成吸附等温线基本上都可以通过理想溶液的相对挥发度方程式模拟得到     

H_2分子在Al_(17)~q(q=-3～+3)表面吸附的电荷效应

Al_(17)团簇具有明显的曲率变化,其几何结构与宏观金属尖端类似.利用密度泛函理论研究H_2分子与Al_(17)~q(q=-3～+3)团簇离子的相互作用,分析电荷效应对几何结构、稳定性和电荷布居的影响.通过对(Al_(17)H_2)~q(q=-3～+3)吸附体系的吸附结构、吸附能、振动频率和Mulliken布居的计算与分析,发现H_2分子在Al_(17)~q(q=-3～-1)阴离子吸附体系上倾向于垂直吸附在曲率较大的尖端位置,并且为顶位吸附,这与宏观的尖端效应类似,但在中性和阳离子吸附体系上,随着电子数的减少,H_2分子倾向于平行吸附在曲率相对较小的位置,且主要为桥位和穴位吸附.究其原因,认为阴离子吸附体系中库仑排斥占主导地位,而阳离子吸附体系中电子轨道重叠占据主导作用.吸附稳定性和电荷分布方面,研究发现H_2分子在Al_(17)~(3-)表面具有最大的吸附能,在Al_(17)~(2+)表面具有最小的吸附能.电荷主要被Al团簇基底占据,并且除Al_(17)H_2以及(Al_(17)H_2)~(3+)外,其他吸附体系中2个H原子都携带了电性相反的电荷,靠近阴离子基底的H原子携带正电荷,而靠近阳离子基底的H原子倾向于携带负电荷.     

气体溶解度的分子热力学 (Ⅳ)气体在海水中的Henry常数的预测

本文用气体在电解质溶液中溶解度的分子热力学模型,预测了气体在海水中的Henry常数、溶解焓及盐效应常数。当温度在0—35℃、盐度在0—40‰的范围内时,对11种气体溶解度的预测结果与实验值的偏差一般小于5%。     

基于Dawson型磷钨酸杂化材料[Co(2,2'-bipy)3]3(P2W18O62)的吸附性能的研究

以[Co(2,2'-bipy)3]Cl2·5.5H2O为基体材料,利用水热合成法构筑[Co(2,2'-bipy)3]3(P2W18O62)复合吸附剂.通过FT-IR﹑EDS﹑TG﹑BE6T等进行分析可知该材料有良好的热稳定性和大的比表面积.探讨影响复合吸附剂对MB溶液吸附效果的不同条件.研究表明引入杂多酸构筑的复合吸附...     

HCOOH在电极Pd(110)表面电吸附的密度泛函研究

采用密度泛函理论和周期平板模型相结合方法,对HCOOH分子在Pd(110)表面bridge,bidentate和unidentate三种形态吸附位进行吸附结构、Mulliken布居和振动频率等性质的计算;计算结果表明HCOOH在金属态表面bidentate为最稳定的吸附位,电极表面unidentate为最稳吸附位;HCOOH在电极表面的吸附远大于金属态表面的吸附能,表明电化学反应比普通化学反应容易进行.电极表面吸附的结构和频率分析显示,吸附过程中O—H、C—H键均伸长,v(O—H)键和v(C—H)振动频率均发生明显红移,表明H原子在吸附过程中容易断裂,脱离HCOOH分子.Mulliken电荷布居分析表明在电吸附过程中电子由HCOOH分子向Pd(110)表面进行转移,有利于电催化反应进行.     

CO和Cl2在TiO2(110)表面的吸附行为

采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理方法研究了CO和Cl₂分子在TiO₂（110）面上的吸附反应,通过计算体系的吸附结构、吸附能、电荷密度和态密度等性质,揭示了CO和Cl₂共同吸附在TiO₂（110）表面的行为机制。CO和Cl₂在TiO₂（110）面上的吸附存在相互促进的关系,共同吸附时其平均吸附能为-1.367 4 eV,Cl₂能够被表面Ti原子捕获,表面Ti （5c）原子发生sd³轨道杂化,吸附发生时表面形成CO→TiO₂（110）→Cl流向的瞬时电子流,态密度的分布显示TiO₂（110）表面的Ti-O键强度被削弱,说明CO的存在对TiO₂的氯化有促进作用,同时表面O原子被激活,其随着CO从表面解离形成CO₂分子平均释放1.418 6 eV的能量,使得TiO₂（110）结构被破坏,同时也为下一个Cl₂分子提供了良好的吸附位。     

C_(4v)ML_5分子片的杂化轨道和轨道相互作用

从等瓣类似原理出发,利用分子电子结构的分子片观点,作者提出用“前线杂化轨道”来描述分子片的特征杂化轨道,它具有高度的方向性,反映分子片的电子结构、成键特征和反应性能。本文介绍了一种确定分子片的前线杂化道(Frontier Hybitad Orbital,简记成FHO)的计算方法,应用该方法研究了一系列C_(4v)ML_5分子片的杂化轨道和轨道的相互作用,着重讨论了由ML_5分子片构成的分子M_2L_(10)(如Mn_2(CO)_(10)、Mn_2Cl_(10)~(4-)等)和XM_2L_(10)(如HCr_2(CO)_(10)~-)中的M-M键的性质,解释了HCr_2(CO)_(10_~-离子中的Cr-H-Cr的稳定结构不是直线而是弯曲的,其键角为150°左右。     

CHx(x=0～4)在γ-Al2O3(110D)表面吸附的密度泛函研究

使用基于密度泛函理论(DFT)的Castep量子力学计算程序模块,对CHx(x=0～4)在γ-Al2O3(110D)表面吸附的位置,空间结构和能量进行了理论计算.计算结果表明,CHx(x=0～3)与表面形成强的相互作用.CH3,CH2物种处于表面八面体铝的正上方时,结构最为稳定;CH,C物种处在表面八面体铝和三配位氧的桥键位置时,体系的总能量最低.而CH4只与γ-Al2O3(110D)表面发生非常弱的相互作用,构成物理吸附.布居分析表明CHx(x=0～3)与表面作用时电子从表面向CHx转移.