硅杂环丁烷热分解为硅烯和丙烯反应机理的理论研究

用MNDO方法研究了硅杂环丁烷热解为硅烯和丙烯的反应机理,反应过程中的驻点(反应物、过渡态、中间体和产物)均用能量梯度方法优化,所有过渡态进一步用振动分析确证.结果证明,该反应最初发生从硅到碳的1,2-氢迁移而产生中间体正丙基硅烯,后者在最终分解为硅烯和丙烯之前,会通过β-氢插入而生成硅代环丙烷.     

浅谈碳烯和硅烯的同异

碳烯和硅烯是分属于碳化物和硅化物中的两类反应活性中间体。两者甚为相似。本文主要通过碳烯和硅烯的结构、制备、性质等三方面来阐明它们之间的同和异。     

多孔硅及其应用研究

２０世纪９０年代初期人们发现的多孔硅的光致发光现象对硅被认为不可能制作可见光区光电器件的传统概念产生了巨大冲击。国际上掀起了一股多孔硅热国内也已经起步。结合作者在多孔硅方面的部分工作对多孔硅的形成机理,微观结构,发光机制和应用前景作了较详细的介绍。     

二价硅化合物的研究（Ⅱ）—硅烯原料二苯乙二酮缩双苯胺的…

用苯甲醛缩苯胺在氰化物催化下的氧化偶合法和二苯乙二酮与苯胺直接缩合法等两种不同方法合成了同一种原料二苯乙二酮缩双苯胺，并用元素分析，ＩＲ，ＵＶ和Ｍｓ作了表征。     

氧吸附硅烯的纳米结构的第一性原理

类石墨烯二维材料硅烯拥有与石墨烯(graphene)相似的性质.基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,通过计算模拟探讨了氧吸附对硅烯(silicene)纳米结构的性能影响.研究发现,氧吸附在硅烯后,硅烯在电子结构上改变了能带带隙,呈现半导体性质,对silicene单层纳米结构的实验研究具有理论指导意义和参考价值,同时在电子自旋器件的设计以及实践方面也具有潜在应用价值.     

硅烯上的克莱因隧穿

基于硅烯的四带低能有效哈密顿量,通过求解狄拉克方程研究了单层硅烯上的势垒隧穿,得出了硅烯中隧穿几率随入射角度的变化关系。当入射方向为正入射时,电子完全透射,隧穿几率不随隧穿势垒宽度和门电压改变而变化,表明在硅烯中可以观察到克莱因隧穿现象。进一步研究了硅烯在常规半导体相、拓扑绝缘体相以及半金属相等不同物相中的量子输运,发现不同的物相对于电子的隧穿影响不大。该研究有助于澄清硅烯上克莱因隧穿的特性,并为基于硅烯的强鲁棒性量子隧穿器件设计提供思路。     

基于优化的Mini-Tersoff势计算硅烯热导率

利用分子动力学模拟的方法研究了硅烯的热输运性能.首先基于密度泛函理论的第一性原理训练集数据,应用遗传算法的GPUGA程序拟合了硅烯的势函数.然后使用该势函数进一步计算了室温下硅烯的热导率.同时研究了不同压强下,双轴应变对硅烯热运输性能的影响.此外,还调查了温度对硅烯热导率的影响.从应用遗传算法拟合势函数到进一步计算硅烯热导率的方法,为其他新型纳米材料热输运性能的研究提供了思路.     

稳定二硅烯的合成及其反应活性研究进展

稳定二硅烯作为一种重要的反应合成中间体在有机合成中得到了广泛应用,通过反应能够得到一些用一般方法难以合成的小张力环、多环化合物及含硅杂环化合物．文章对稳定二硅烯的合成及其反应活性研究进展进行综述．     

硅烯及其卤代物与苯环加成反应机理的研究

用量子化学方法分别研究了单重态硅烯、氟代硅烯、氯代硅烯与苯环加成反应的机理,采用HF/3-21G*方法计算了势能面上各驻点的构型参数、振动频率和能量。研究结果表明,硅烯、氟代硅烯、氯代硅烯与苯的环加成反应具有相同的反应途径,该途径均由两步组成:(1)硅烯、氟代硅烯、氯代硅烯与苯反应分别生成中间体INT1I、NT2I、NT3,它们均是无势垒的放热反应,放出的热量分别为18.9,29.1,31.5kJ.mol-1;(2)中间体INT1I、NT2I、NT3分别经过渡态TS1、TS2和TS3异构化为产物P1、P2和P3,其势垒分别为93.8,230.3和205.2kJ.mol-1。硅烯、氯代硅烯和氟代硅烯在与芳香族化合物环加成反应中的反应活性次序为:硅烯>氯代硅烯>氟代硅烯。     

二价硅化合物的研究（Ⅰ）2，5－二叔丁基－1－硅杂－2，5－二氮杂－3－环戊烯硅烯的合成

用３０％乙二醛与叔丁基胺反应，生成双核乙二醛缩叔丁基胺西夫碱，在ＴＨＦ中，与锂、四氯化硅反应，生成１，１－二氯－２，５－二叔丁基－１－硅杂－２，５－二氮杂－３－环戊烯，再与金属钾反应，生成２，５－二叔丁基－１－硅杂－２，５－二氮杂－３－环戊烯硅烯，用元素分析和１Ｈ－ＮＭＲ（Ｃ６Ｄ６）作了鉴定．     

丁硅烯双键转移异构化反应机理的研究

利用从头计算法(6-31G)对丁硅烯的双键转移异构化反应进行了研究,采用Berny能量梯度法优化出了产物、过渡态、中间体和反应物的几何构型,并对过渡态进行了振动分析确认.计算结果表明:丁硅烯的双键转移异构化反应的机理是:一个氢原子先从1号硅原子迁移至2号氢原子,然后再形成一个五元环,另一个氢原子从4号硅原子迁移至1号硅原子,这样,2,3双键转移为3,4双键.     

类硅烯[CH（R）N]_2SiLiF（R=H和t-Bu）的构型及异构化反应

用密度泛函理论（DFT）在B3LYP/6-31G（d）计算水平上首次研究了N-杂环类硅烯[CH（R）N]_2SiLiF（R=H和t-Bu）的构型及异构化反应。计算得到了[CH（H）N]_2SiLiF的五个平衡构型和[CH（t-Bu）N]_2SiLiF的四个平衡构型。两种类硅烯的各构型中,包含四元环结构的p-络合物构型都是最稳定的,是实验上可能存在的构型。三元环构型、σ-络合物构型和＂经典＂四面体构型都是不稳定的。t-Bu基团增强了σ-络合物构型的稳定性,但减小了类硅烯的复合能,从而进一步证明了t-Bu取代的硅烯的稳定性。     

新型三重态硅烯的理论研究

应用密度泛函理论方法研究了8种新型含氮杂环卡宾单元的硅烯,在M06-2x/6-311+G(d,p)水平上计算了它们的单重态及三重态的结构,在QCISD/6-311++G(d,p)水平上计算了单点能量.结果表明,这些硅烯的三重态能量比单重态能量低,基态为三重态.引进氮杂环卡宾骨架能够提高三重态硅烯的稳定性.     

磷杂硅杂丙二烯及其相关分子稳定性的理论研究

简要综述了重主族多重键。尤其是重主族累积多烯化合物的合成及结构表征和理论研究方面的最新进展．使用Gaussian98量子化学计算程序包中的ab initio计算法(HF)、密度泛函数(B3LYP)和MP2法，在6-311G(d,p)和6-311 G(d，p)基组水平下，对磷杂硅杂丙二烯及其相关异构体进行了全优化几何构型的量子化学计算．计算结果表明：丙二烯型分子具有弯曲几何构型，在炔烃异构体中。含Si≡P和C≡C三键的异构体近乎为直线分子．含C≡Si三键的异构体是最不稳定的分子，且在硅原子上有强的棱锥化效应和明显的孤对电子特征．利用计算的分子总能量，原子净电荷分布和分子偶极矩对各标题的分子几何构型、物理和化学性质进行了分析和讨论，并由计算的相对稳定化能比较和确定了磷杂硅杂丙二烯及其相关异构体的相对稳定性．得到了含C≡P和Si≡P三键的异构体比相应的累积二烯异构体稳定的结论。     

硅烯电极材料的第一性原理计算

用第一性原理计算硅烯在N和S原子共掺杂时的能带及电子态密度, 并研究硅烯量子电容与不同掺杂构型间的关系. 结果表明: 引入N/S和N/B共掺杂原子可导致Fermi能级处产生局域态; 在-0.6~0.6 V内, 用NSS,NS,NBB,NNB和NB掺杂硅烯的量子电容均增加, 其中NSS掺杂单空位硅烯在Fermi能级附近, 其量子电容为43.9 μF/cm2, 量子电容增加明显.     

锗硅烯与H_2O加成反应的计算研究

采用密度泛函理论方法研究了两种锗硅烯(H2Ge=Si H2及Ph2Ge=Si Ph2)与H2O的加成反应的微观机理和势能剖面,分析了加成反应中区域选择性的起源.计算结果表明,H2O的单聚体、二聚体及三聚体均可作为亲核试剂与锗硅烯发生加成反应.形成Si—O键和Ge—O键的反应均为复杂反应,且Si(Ge)—O键比Ge(Si)—H键优先形成.加成反应的区域选择性由动力学因素决定.H2O作为亲核试剂的反应活性低于CH3OH.     

相变硅油的合成及其相变行为

以1-十二烯（C12烯）、1一十四烯（C14烯）及聚甲基氢硅氧烷（PMHS）为原料，在Karstedt催化剂作用下，制备相变温度在0℃附近的相变硅油．红外光谱和13C与29Si核磁共振分析表明，C12烯和C14烯中的C=C双键与PMHS的Si—H侧基发生了硅氢加成反应，直链烷烃以侧链形式连接到了PMHS上，但由于位阻效应PMHS上的Si—H未完全反应，仍有少量残留在相变硅油中．差示扫描量热分析结果显示，所制备的相变硅油具有典型的有机烷烃相变材料特点，且相变温度范围相对较宽．与有机炕烃相变材料相比，相变硅油不存在过冷现象，更适于在低温贮存相变材料等方面得到应用．     

硅烯对含氢氯硅烷选择性Si—X键插入反应的理论研究

采用密度泛函B3LYP/6-31++G(d,p)算法,比较了通过位阻效应稳定的二烷基取代硅烯和通过电子效应稳定的二氨基取代硅烯对含氢氯硅烷Si—X(X=H或Cl)键插入反应的反应选择性差异.研究结果表明:(1)二氨基取代硅烯的Si—X键插入反应的反应活性低且放热不明显,产物在热力学上远不及二烷基取代硅烯的产物稳定;(2)二氨基取代硅烯对二甲基氢氯硅烷(Me2SiHCl)表现出了与二烷基取代硅烯不同的反应选择性,Si—Cl插入反应优先于Si—H插入反应.其根本原因在于Si—H插入反应过渡态能量的稳定性对硅烯的亲电性作用的依赖性显著大于Si—Cl插入反应.     

H_2S和CH_3SH与硅锡烯加成反应的理论研究

采用密度泛函理论方法研究了H2S及CH3SH与硅锡烯的加成反应的微观机理和势能剖面.计算结果表明,所研究反应由多步机理组成且反应的初始步骤为H2S或CH3SH对硅锡烯的亲核进攻.反应过程中Si(Sn)-S键总是先于Sn(Si)-H键形成.形成Si-S键的反应在动力学上比形成Sn-S键的反应有利,且主要由能量因素决定.CH3SH作为亲核反应试剂比H2S更活泼.     

二硅烯及其相关分子的量子化学计算研究

使用密度泛函法、MP2法和考虑组态相关作用的QCISD和CCD法，对重主族双键化合物二硅烯、二锗烯等进行了优化构型的量子化学计算．计算结果表明，H2X＝XH2(X＝Si，Ge，Sn，Pb)型分子均为非平面反式弯曲几何构型，亚甲基XH2的基态为单线态．利用计算的“单线态-三线态”能量差ΔEST和双键键能量Ea n分析并解释了非平面反式弯曲几何构型的形成条件和标题物中双键的相对强度．