团簇Co3NiB2异构化反应的动力学与热力学研究

为确定团簇Co₃NiB₂最终能稳定存在的优化构型并探究不同异构化反应在不同温度下与平衡常数、指前因子之间的关系,基于密度泛函理论与过渡态理论在B3LYP/Lanl2dz水平下结合范特荷夫方程与阿伦尼乌斯方程,分别从化学动力学与化学热力学角度对团簇Co₃NiB₂的异构化反应进行深入讨论.研究结果表明:构型1⁽⁴⁾～4⁽⁴⁾能大量稳定存在,且连串反应7⁽⁴⁾→5⁽⁴⁾→4⁽²⁾→1⁽²⁾最容易发生; 依据范特荷夫方程积分式可知平衡常数的对数ln K与1/T呈线性关系,依据阿伦尼乌斯方程的衍生公式可知ln A与1/T同样呈线性关系; 当T=298.15 K时,ln K与反应物和生成物的能量差ΔE呈正相关关系,且同时满足线性方程ln K(T)=0.404 31ΔE+0.388 26.研究预测团簇各个优化构型所能发生异构化反应的平衡常数K的取值范围为0.946 0～9.431 9×10¹⁹.     

团簇Co3FeP光谱的预测分析

为了对团簇Co₃FeP的光谱进行预测分析,采用密度泛函理论在B3LYP/def2-tzvp的量化水平下,对团簇Co₃FeP进行理论研究,获得4种优化构型.从红外光谱图、拉曼光谱图、偶极矩和极化率4个方面对其结构及相关规律进行了深入研究和预测,得出如下研究结论:所有构型均为C₁对称,构型1⁽³⁾的能量最低; 构型的拉曼活性和红外活性均受其自旋多重度和几何形态的影响; 构型1⁽¹⁾和2⁽¹⁾在红外光谱图和拉曼光谱图中的分布趋势相似; 相比于单重态构型而言,构型1⁽³⁾在红外光谱图和拉曼光谱图中的最高峰和次高峰分别发生了蓝移和红移.     

团簇Ni3CoP异构化反应

采用密度泛函理论方法,在B3LYP/lanl2dz水平下对团簇Ni3Co P进行量子化学计算,得到其优化构型。以过渡态理论为基础,对团簇Ni3Co P优化构型间的异构化反应进行化学动力学与化学热力学两方面的研究以探究团簇Ni3Co P最终可稳定存在的形式。结果表明:团簇Ni3Co P不同重态间的构型不存在转化;热力学稳定性较好的三重态构型异构化的趋势小,可单独稳定存在的可能性大,仅存在构型4(3)与3(3)间的可逆转化;单重态构型的异构化反应以构型4(1)为起点,可直接或间接(以构型2(1)、3(1)为中间体)地向构型1(1)进行转化且反应的限度较大,说明构型1(1)是团簇Ni3Co P单重态构型的主要存在形式。     

团簇Co3FeP的热力学稳定性及电子性质

以团簇Co3FeP为非晶态合金Co-Fe-P三元体系的局域模型,研究其热力学稳定性和电子性质.团簇Co3FeP共有9种优化构型,分别为平面五边形、三角双锥型和戴帽三棱锥型,其中单重态4种、三重态5种.构型1(3)的热力学稳定性最好,三重态比单重态的热力学稳定性好.Co原子易得到电子,P原子易失去电子,构型2(1)的电子转移能力最强.在Co原子和Fe原子内部,电子由4s轨道流向3d和4p轨道,且4s轨道对Co原子和Fe原子的电子转移贡献最大,构型的重态对Fe原子得失电子有影响.在P原子内部,电子由3s轨道流向3p和3d轨道,且3s轨道对P原子的电子转移贡献最大.     

硼团簇链状结构及B5异构化反应的理论研究

采用密度泛函方法B3LYP和二阶微扰方法MP2,在6-311G*基组水平上找到一类硼团簇Bn(n=4~10)亚稳定的准一维链状结构,并且计算其相应的能量,根据计算推测了这种结构的生长趋势.为了考察其稳定性,以B5为例研究了一种稳定结构异构化为准一维链状结构硼团簇的气相反应过程.结果表明:该反应过程为单通道放热反应,放出热量为71.12 kJ.mol-1;反应历经1个过渡态,反应能垒为0.5442 eV.     

团簇Co3NiB催化析氢活性研究

为深入探究非晶态合金Co-Ni-B 3元体系的催化活性,基于密度泛函理论在B3LYP/Lanl2dz水平下对团簇Co₃NiB的初始构型进行全参数优化,依据前线轨道理论对团簇计算所得优化构型的催化析氢反应机理进行研究,并通过分析各优化构型的03前线轨道图和前线轨道能级差探究出团簇在催化水解析氢时的反应活性,从而确定团簇Co₃NiB催化析氢活性最好的结构模型.研究结果表明:构型3⁽³⁾与3⁽¹⁾不仅在与水分子反应吸附氢原子     

团簇Fe3Cr3异构转化热力学与动力学研究

依据密度泛函理论,在B3LYP/Lan12dz水平下运用Gaussian09程序,对团簇Fe_3Cr_3初始构型作优化计算,共得到8种三重态优化构型.先后从热力学和动力学角度对根据过渡态理论所得4种异构化反应展开研究.结果表明,基础构型的能量越低即构型越稳定则易于转化,而能量越高即越不稳定则越不易转化.此外,研究预测团簇Fe_3Cr_3三重态构型所能发生异构化反应的平衡常数K值范围为26.84～1.78×10~(52);由构型的热力学函数变化量结合范特荷夫方程,可对常温下未知异构化反应的热力学函数变化量及反应在不同温度下发生时的限度进行预测.     

基于量子化学的团簇Co4P非晶态合金析氢反应研究

为寻找在团簇Co₄P中具有最优催化析氢性能的构型,该文根据密度泛函理论于B3LYP/lanl2dz水平下对团簇Co₄P分别进行在二、四重态下的计算,根据前线轨道理论对优化后团簇Co₄P的HOMO图、水分子的LUMO图以及能级差进行分析,发现构型1⁽²⁾、2⁽²⁾的β电子与构型1⁽⁴⁾、2⁽⁴⁾的α电子的HOMO负相位对催化析氢反应的第1步提供了较大的贡献.此外,综合分析析氢反应的各步骤发现:构型2⁽²⁾具有较好的吸附能力,且该构型在吸附1个氢原子后在电化学解吸和化学重组解吸中均具有最优解析性质.因此,构型2⁽²⁾是在团簇Co₄P各优化构型中最优的催化析氢构型.     

团簇Co2Mo2P3成键及热力学稳定性分析

为了探究微观状态下团簇Co2Mo2P3稳定性的影响因素,利用密度泛函理论中B3LYP/Lanl2dz方法对初始构型进行优化分析,最终得到8种稳定构型,二重态和四重态各4种.通过对校正能和吉布斯自由能等参数进行分析,得出构型1(2)热力学稳定性最好,最不稳定的是构型4(2);键长和键级分析表明,Co-Mo键和Co-P键存在拮抗作用,Co-Co键和Mo-P键具有协同作用.     

团簇V3BP电子自旋密度的研究

基于密度泛函理论,对B3LYP/Lanl2dz赝势基组水平的V₃BP的11种优化构型通过分析其电子自旋密度分布进行稳定性的研究。结果表明：团簇V₃BP最稳定构型1^（4）外围电子自旋密度分布均匀,对称性好;内部原子间成键强弱均匀,对称性好;最不稳定构型8^（2）外围α电子和β电子交替分布且分布不均匀,对称性差且极不规整;内部原子间成键强度各不相同,同一类型键原子间成键强弱也不均匀;团簇V₃BP各优化构型的外围电子分布由α电子和β电子共同组成,且α电子所占比例较大;构型2^（4）、1^（2）、4^（2）、8^（2）内部原子间成键后均为β电子过剩,其余构型内部原子间成键后均为α电子过剩。     

团簇Co2FeB2和CoFe2B2稳定性的研究

为深入了解非晶态Co-Fe-B合金的性质,本文从能量学视角,对团簇Co2FeB2和CoFe2B2各构型所占比例定量分析,探究其稳定性,发现团簇Co2FeB2的结合能和吉布斯自由能变化量随构型能量增加出现剧变点,临界能量约为463.061a.u,主要存在构型为能量低于临界值的两种戴帽三角锥和一种四角锥构型。团簇CoFe2B2的结合能和吉布斯自由能变不存在剧变点,有多种异构体共存。高Co含量的团簇有较小的结合能和吉布斯自由能变化量,稳定性弱,此结论符合相关文献报道。     

团簇Ni3CoP的成键和催化性质

基于密度泛函理论,以团簇Ni_3CoP为模型对非晶态合金Ni-Co-P的成键性质以及催化活性进行研究。发现团簇Ni_3CoP各构型中不同原子间的成键强度与作用效果存在差异,且对团簇Ni_3CoP的稳定性产生较大影响,其中Co-P成键键级所占比例的大小是单重态与三重态构型稳定性出现较大差异的主要原因;团簇Ni_3CoP中各原子对前线HOMO、LUMO轨道均有不同程度的贡献,为团簇Ni_3CoP的催化反应提供了良好的催化环境;Ni原子是前线轨道的主要贡献者且贡献分布范围广,说明Ni原子最有可能作为团簇Ni_3CoP潜在的催化准活性位并且能使团簇Ni_3CoP呈现出多样的催化活性;此外,Ni原子与Co原子对前线轨道的贡献呈"此消彼长"之势。     

团簇V3B2的结构与成键的DFT研究

为深入了解团簇V_3B_2的结构和性质,基于密度泛函理论,在Becke3LYP/Lanl2dz量子水平下对团簇V_3B_2的几何结构及成键进行了系统的研究。对团簇V_3B_2的可能构型分别在二、四重态下进行全参数优化计算和频率验证,并结合E_(ZPE)数据表明构型1(4)最稳定;在合成路线3V+2B→V_3B_2中,各构型均能自发进行。对团簇各构型中各原子间成键行为分析发现,团簇中可能存在B-B近距离接触,金属原子V是体系的潜在活性位点。     

团簇NiPS3光谱性质的密度泛函分析

运用密度泛函理论,在B3LYP/def2-tzvp水平下,对团簇NiPS₃的初始构型进行优化计算,获得9种优化构型。从红外光谱、偶极矩、拉曼光谱和极化率这4个方面对团簇NiPS₃的光谱学性质进行分析,结果表明：团簇NiPS₃的所有优化构型均为C1对称,二重平面非对称构型1^（2）最为稳定;二重立体戴帽三角锥构型5^（2）和四重立体戴帽三角锥构型3^（4）的红外活性和拉曼活性均相近;二重立体三角双锥构型2^（2）、四重立体三角双锥构型1^（4）的红外特征振动最高峰以及二重平面非对称构型4^（2）、四重立体戴帽三角锥构型3^（4）的拉曼特征振动最高峰均发生了红移现象;团簇NiPS₃的红外活性受其几何形态的影响,拉曼活性受其极化率张量大小的影响。     

CH3CN与NO+反应动力学的理论研究

用密度泛函理论在QCISD/6-311 G**//B3LYP/6-311G*水平上对星际分子CH3CN和NO 的反应机理和动力学进行了理论研究,得到了体系的势能面信息和可能的反应机理:CH3CN和NO 反应中共存在9个反应通道、4种中间体和11种过渡态,并得到CH2 CHN2O,CH2C N2OH,CH3NC NO 和CH3C N2O 4种产物;从能量变化角度考虑,CH3CN NO →CH3NC NO 应为主反应通道.     

BrONO2与Cl(2P3/2)的反应机理

采用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法,在6-31G*基组下,研究了Cl(2P3/2)+BrONO2→BrCl+NO3和Cl(2P3/2)+BrONO2→Br+ClONO2的反应机理.计算得到各可能反应途径的过渡态,并通过内禀反应坐标(IRC)分析加以证实.反应Cl(2P3/2)+BrONO2→BrCl+NO3有两种可能的反应途径,其活化能垒相差比较大.途径I和途径II的活化能垒分别为89.5 kJ*mol-1和61.2 kJ*mol-1,该反应为放热反应,放出的热量为73.4 kJ*mol-1.反应Cl(2P3/2)+BrONO2→Br+ClONO2的活化能垒为47.8 kJ*mol-1,该反应为吸热反应,吸收的热量为6.3 kJ*mol-1,这与大部分实验者的推论相一致.反应Cl(2P3/2)+BrONO2→Br+ClONO2的活化能垒比较低,为47.8 kJ*mol-1,认定反应容易进行.反应Cl(2P3/2)+BrONO2→BrCl+NO3途径II的活化能垒低,主要按途径II的反应途径进行.