ZrB2电子结构和光学声学性质的第一性原理计算

利用第一性原理计算了ZrB2的电子结构、光学和晶格动力学性质.对ZrB2的能带和电子态密度(DOS)的计算表明,ZrB2具有金属特征,导带主要由B2p轨道反键态和Zr4d电子构成.B原子的σ键由2s和2p杂化轨道形成,Pz轨道单独形成一个连续的π键,这些态之间的跃迁在吸收光谱中会体现出来.布居分析表明,ZrB2中原子间...     

MCO和MCONa^＋中CO催化活化的成键能研究（Ⅱ）

使用相对论赝势从头计算方法和成键能判据研究了模型化合物ＭＣＯ和ＭＣＯＮａ＋（Ｍ＝Ｒｕ，Ｐｄ）的电子结构，讨论了其中的化学键及Ｎａ＋的助催化作用．得出在单独Ｒｕ、Ｐｄ情况下ＣＯ不被活化，其原因在于金属与ＣＯ的主要作用是ＣＯ的弱反键占据轨道５σ电子到金属空ｄ轨道的配位，ＣＯ的弱反键轨道上减少电子的占据不仅不能使ＣＯ的键削弱反而有少许增强；当有Ｎａ＋参与时增强了金属ｄ电子到ＣＯ反键轨道２π的反馈能力，从而使ＣＯ键被削弱而得到活化．计算还表明Ｎａ＋的作用相当于空间电荷     

浅谈用杂化轨道理论解释SO_3结构

北师大、华中师大、南京师大合辑的《无机化学》教材中,对SO_2、SO_3的结构采用杂化轨道理论和离域π健解释.其中关于SO_2的结构及液、固态SO_3的结构学生都比较容易理解.但对气态SO_3的结构则较难理解.教材中把气态单分子SO_3的平面三角形结构解释为中心硫原子采用SP~2杂化,形成三个σ键,一个4原子6电子离域π键π_4~6,S—O键具有双键特征.这里并没有解释硫原子是怎样杂化,如何成键.因此,学生按教材上册P_(270)所论述的杂化方法,推测硫原子的杂化过程为:     

无机化学中共价键类型及其在元素周期表中变化规律

无机化学中常见共价键有双电子σ键(包括σ配键)、双电子π键、单电子键、三电子键、离域π键、多中心键、反馈π键(包括d-pπ键、d-dπ键和π←dπ键)等.不同化学键的形成,对物质性质有着重要影响.本文主要讨论无机化合物中常见共价键形成条件和特征,对物质性质影响及其在元素周期表中变化规律.     

质子化和低能电子俘获对N-糖苷键解离性质影响的理论研究

采用B3LYP密度泛函方法,在6-311++G(2d,2p)基组水平上,对3种嘌呤核苷体系及其N7-质子化和低能电子俘获形成的衍生物结构性质、键解离能、水解机理进行了计算调查.计算结果显示,质子化嘌呤核苷与中性嘌呤核苷的水解机理并不相同,且质子化可以明显减少N-糖苷键离子解离通道所需要的能量,降低其水解活化能,稳定水解产物,极大地促进N-糖苷键的水解.与质子化作用类似,嘌呤核苷俘获低能电子,也能显著地降低N-糖苷键的键解离能,显著地影响嘌呤核苷的稳定性.     

黄原酸甲酸酯的电子结构与浮选性能关系的密度泛函研究

运用密度泛函理论计算一系列黄原酸甲酸酯捕收剂的几何构型和电子结构,结合Klopman的普遍化微扰理论,研究前线轨道性质(形状和能量)、自然键轨道电荷、电负性、绝对硬度等参数与捕收剂浮选性能之间的相关性.黄原酸甲酸酯的键合原子为C=S双键中的S原子,最高占据轨道能量、自然键轨道电荷、电负性等参数只能推断捕收剂的浮选活性.黄原酸甲酸酯所表现出的选择性,主要是因为黄铜矿表面Cu原子的d轨道电子转移到捕收剂的最低空轨道(LUMO)和能量第二低空轨道(LUMO+1)形成反馈π键,从而增强了捕收剂对黄铜矿的浮选能力.空轨道能量(ELUMO、ELUMO+1)大小可较好地解释捕收剂的选择性强弱.     

MgCNi3电子结构与光学性质的第一性原理研究

考虑广义梯度近似与局域自旋密度近似,采用全势线性缀加平面波法对新超导体MgC-Ni3的几何结构、电子结构及光学常量进行了计算,从理论上给出了其电子结构与光学性质的关系.电子结构计算表明,尽管MgCNi3与BaTiO3均具有钙钛矿几何结构,但电子能带结构的差异使它们表现出不同的光学性质.基于第一性原理的光学性质的计算结果表明,MgCNi3的光学性质呈各向同性,其低能区的光吸收是由-5.0～0 eV范围内的Ni(3d)电子的带内跃迁以及该能量范围内Ni(3d)电子到导带空轨道的带间跃迁引起的;而高能区的光吸收则起源于价带中C(2p)和C(2s)轨道上的电子到导带中C(2s),C(2p),Ni(3d),Ni(4s)空轨道的带间跃迁.     

双核铁硫和钼铁硫配合物的电子结构研究

本文应用SCC—EHMO方法研究了3个含桥硫双金属配合物[Fe_2S_2(NO)_1]~(2-)、[(NO)_2FeS_2MoS_2]~(2-)和[Cl_2FeS_2MoS_2]~(2-)的电子结构。根据计算所得的分子轨道能级、特征和Mulliken重叠集居等数据,对其成键性质进行了详细的分析。探讨了桥硫及端基配体对形成配合物的重要作用以及对金属—金属间相互作用的影响。     

NO2大π键量子化学研究

用量子化学从头算MP2、QCISD、CCSD方法结合6-311＋＋G（3df,3pa）基组的计算水平以及休克尔分子轨道（HMO）理论对基态NO2大π键进行了研究。结果显示,基态NO2中氮原子接近sp2杂化。未参与成键的杂化轨道电子占据数约为0．99。大π键中成键电子和反键电子总数均约为3．62,;而自然键轨道（NBO）...     

非磁性/磁性掺杂剂对SnO2体系的性能调控

本文通过第一性原理计算在GGA + U 框架下系统地研究了非磁性掺杂剂(Li)和磁性掺杂剂(V)以及相应的点缺陷(VO/VSn)掺杂SnO2基稀磁半导体(DMS)的稳定性、电子结构、键合性质、磁性以及光学性质. 计算得到的形成能结果表明, V元素单掺杂体系比Li元素单掺杂体系更稳定. 其中, VO存在的掺杂体系稳定性更高, 而VSn对掺杂体系的稳定性不利. 磁性分析表明, Li掺杂体系的磁矩大于V掺杂体系的磁矩. 当有点缺陷存在时, VSn的加入显著提高了掺杂体系的磁性, 而VO对非磁性金属元素/磁性金属元素掺杂体系的磁性影响不同：当VO存在于Li掺杂体系时, Li原子周围的O原子自旋极化减少, 因此导致磁矩降低;当V掺杂体系中有VO存在, 磁性不仅来源于V原子的自旋极化, 同时来源于VO周围的O原子的自旋极化,因此磁矩增大. 结合电子结构分析可知, Li掺杂体系的磁性是由O-p和Li-p轨道之间的双交换作用产生的, V掺杂体系的磁性是由O-p和V-d轨道之间的双交换作用产生的. 键合分析发现VO的存在可以提高两种金属掺杂体系键(Li-O和V-O)的共价性. 在可见光区域内, Sn15LiO32和Sn15VO32具有较高的光学透明度. 以上这些结果为非磁性金属元素(Li)和磁性金属元素(V)及相应的点缺陷(VO/VSn)掺杂SnO2在自旋电子器件中的应用提供了新的思路.     

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.     

聚吡咯的电子结构及导电性的理论研究

采用密度泛函(DFT)B3LYP方法优化了聚吡咯的单体和低聚物的电子结构,聚合物采用PBC方法和LSDA方法计算了性质特征,全部的优化都采用6-31G*基组计算。找出了单体、低聚体和聚合物电子结构的关系,并对其能带结构与态密度进行了分析与探讨。通过键长、自然键轨道(NBO)的分析表明:随着聚合数目的增大,环与环之间的共轭程度增大;聚合物的能带结构和态密度研究表明,吡咯的低聚体随着聚合数目的增大,能隙逐渐减小,其聚合物的能隙仅有1.79 eV,可以作为潜在的导电聚合物材料。     

细胞色素模拟化合物氯化铁卟啉的密度泛函计算研究

用密度泛函B3LYP方法在STO-3G*和6-31G*水平对铁卟啉分子Fe(TPP)Cl和Fe(TPPF20)Cl进行了计算研究,对它们的量子化学参数进行了分析.两个铁卟啉分子的最高占有轨道结构相似,电子和自旋在卟啉环与Fe原子之间的转移是由于Fe-卟啉环间的π键和π键相互作用引起的.根据计算的相关数据和分子轨道特征分析了铁卟啉活性中心的性质并讨论了其催化活化分子O2的机理.     

一类新型含平面四配位碳、硅和锗的化合物的结构与成键性质

采用密度泛函理论方法,研究了一类新型含平面四配位碳、硅和锗的化合物的结构、成键、稳定性和光谱性质.通过结构优化和振动分析表明,这类含有平面四配位结构单元CB4、SiN4、GeN4、GeB4的分子具有稳定的电子和几何结构.这些稳定体系均存在中心原子与周围4个原子间的共轭π键,其中中心原子C为π电子给体,Si为π电子受体,而Ge可以是π电子受体也可以是给体.对于含平面四配位硅和锗的分子C20H16N4Si和C20H16N4Ge,中心原子采取sp2d杂化方式与周围的N原子形成σ键,而由于C原子价层无d轨道且s和p轨道的能级差相对较小,近似采用sp2杂化与周围的B原子形成多中心σ键.     

NO在Rh(100)与(111)表面上吸附理论研究

基于slab模型,采用密度泛函理论研究了NO在Rh(100)和(111)表面上吸附的几何与电子结构.结果表明,在开放的(100)面和密堆积的(111)面上,优势吸附位分别是桥位和hcp位.在两表面上的优势吸附结构中,NO的吸附主要是其1π和5σ轨道分别与Rh的5s和4d态混合的结果.NO分子吸附后,均存在两种相同的电荷迁移过程:即NO的1π和5σ电子向金属表面的转移以及金属表面电子向NO的2π轨道上的反馈.这两种电子迁移均使得N-O键被活化,N-O键被消弱,N-O键长增加.     

单壁碳管直径对电子结构的影响

对比了第一性原理中从头算方法、半经验方法和密度泛函方法的计算误差、计算消耗等参数,认为:对armchair型单壁碳管进行半经验的AM1/STO-3G基组水平的计算,其结果已足够用于计算能隙,且省时.选取m=n=3,4,5,6,7,8,10等结构的armchair型碳管,采用AM1方法对最高已占据分子轨道HOMO和最低空余轨道LUMO能级以及其能量进行系统计算和分析,其结果与实验结果一致.研究结果表明:对于armchair型纳米碳管,其能隙随直径的增大大致呈指数型衰减,轴向电导性逐渐增大;α和β电子交替分布在碳管管壁周围,且其电子密度i随直径的增大而趋于碳层表面的电子密度,σ键和π键的弯曲度减小,其径向特性大大减弱,纳米碳管性质逐渐趋近单层石墨性质,降低了其化学活性.     

卤素含氧酸离子XO^—n中的p—dπ配键

卤素含氧酸的电子结构与其热稳定性、酸强度及氧化性有着密切的关系。过去人们对含氧酸的电子结构及其与性质的关系曾作过许多研究[1-4]，但均存在一些不足之处。为澄清对卤素含氧酸离子性质递变规律的认识，笔者引用对进行CNDO计算结果定量说明X－O键中存在较强的P－dπ配键，并讨论了与p－dπ配键密切相关的离子的性质，得到较为满意的结果。1CNDO计算苏州大学曹阳等[5,6]建立了适合于计算σ、π、δ杂化轨道的集居数分析方法，并对一些卤素含氧酸根离子进行CNDO计算，通过对Mulliken重叠集居数和重叠积分进行分割，计算得到了X-O…     

甘氨酸与6-硫嘌呤氢键作用的密度泛函理论研究

在B3LYP/6-31+G*水平上对6-硫嘌呤与甘氨酸氢键作用的几何结构、电子结构、红外光谱等性质进行了研究,并在B3LYP/6-311++G**水平上做单点能计算.得到6-硫嘌呤与甘氨酸氢键作用的选择性为:4123,稳定性顺序与氢键作用顺序一致.二聚物在298.15 K时分布分数为:35%(1)、2%(2)、1%(3)、62%(4),与稳定性顺序一致.自然键轨道(NBO)分析表明氢键质子给体X-H键长变化与轨道间作用的"伸长效应"和轨道杂化重优的"收缩效应"有关,同时,利用H-index对氢键类型进行归属.AIM电子密度拓扑分析表明,Y…H间存在键鞍点,且电子密度和Laplacian量都落在氢键范围之内.     

MgB7团簇结构和电子性质的计算研究

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6-311+G*和B3PW91/6-311+G*方法,应用Gauussian 03程序,对中性和带电的MgB7杂硼原子团簇的几何结构、稳定性和电子结构进行了理论研究.结果发现,镁原子(Mg)的掺杂,并没有改变B7团簇的锥形结构,B7单元的结构对称性并没有因此而降低,说明了B7单元作为配体和镁形成了MgB7类似络合物.在B3LYP/6-311+G*水平下,计算了MgB7团簇的结合能、最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)的能量差(Gap),并用自然键轨道(NBO)分析方法对电子结构进行了较为详细的讨论.     

PD_2VCO夹心化合物在配体开口方向的V—CO成键特性

比较了环戊二烯(Cp)负离子的金属夹心化合物Cp_2V和戊二烯(PD)负离子金属夹心化合物PD_2V与Lewis碱一氧化碳CO络合时的电子结构差异,通过金属V与CO之间的σ键轨道和π键轨道的性质,说明了开环夹心化合物开口方向的成键特性.