密度泛函算法中基组效应对SiOSi链节的结构、能量和非共价键作用的影响(英文)

以二硅氧烷(H3SiOSiH3)为聚硅氧烷中SiOSi骨架的模型分子,以它与水分子形成1∶1氢键复合物作为SiOSi骨架参与非共价相互作用的模型分子,对二重裂分基组6-31G和三重裂分基组6-311G与不同极化函数和弥散函数组合下对二硅氧烷的几何结构、SiOSi线性化能垒及其非键相互作用的预测能力进行了测评.以B3LYP算法来测试基组效应对几何结构和SiOSi线性化能垒的影响,以PBE1PBE算法来考查基组对非共价相互作用的影响.结果表明:1)二硅氧烷的几何结构与线性化能垒对角动量的依赖性较强,至少要使用(3df,p)以上的角动量才会达到收敛;2)二硅氧烷的非共价相互作用同样也要使用(3df,p)以上的角动量才会达到收敛,同时需要包含零点校正能才能得到合理的结合能,但基组叠加效应对结合能的影响则可忽略.     

PBE双杂化密度泛函参数的优化

为准确计算分子间相互作用能,对PBE类双杂化密度泛函中的参数重新优化,将最优参数对应的泛函命名为PBE0-2P,并对一系列体系进行结合能的测试。使用基函数aug-cc-pVTZ计算17个VanderWaals体系,然后在6-311++g(3d,3p)基组下对S22库中氢键体系、色散体系等22个复合物体系进行测试。两个测试集所得结合能平均相对误差均在10%以下,与PBE0-DH、PBE0-2相比,误差有所降低,且小于常用泛函M06-2X,甚至优于二级微扰理论(MP2)方法。     

CH3Cl分子间相互作用的理论研究

在MP2／6—311＋＋G（3d,3p）电子相关校正水平上,对CH3Cl二聚体可能存在的几何构型进行全自由度能量梯度优化,发现有三种势能面上极小点的构型。进一步在高级电子相关校正的MP4SDTQ、CCSD（T）／6—311＋＋G（3df,3pd）方法水平上,对其中具有平面环状C2h对称性的总能量最小的构型进行精确计算,得到CH3Cl二聚体的结合能为-8．764KJ／mol。能量分解表明在分子间相互作用中色散与静电相互作用相近,色散与静电作用能分别占总吸引能的41．8％和38．1％。分析了二聚体的谐振频率,并进行了频率归属。     

环三硅烯及其相关分子的量子化学计算研究

使用密度泛涵法（B3P86，B3LYP）和MP2法，在6-311 G（d,p）和6-311 G（3df,2p）基组下，对环三硅烯、环三锗烯和相关分子进行了优化几何构型的量子化学计算，计算结果表明，环三硅烯、二硅杂环三锗烯为平面分子，环三锗烯、二锗杂环三硅烯为反式弯曲几何构型，利用计算的分子总能量比较了二硅杂环三锗烯两种异构体和二锗杂环三硅烯两种异构体的相对稳定性。     

^7Li2分子A^1∑^＋u态的平衡几何、离解能及其谐振频率

利用分子反应静力学的原理，确定了^7Li2分子A^1∑^＋态的离解极限；利用SAC-CI方法、使用6-311G、6-311＋＋G、6-31IG（3df，3pa）、6-311＋＋G（3df，3pd）、D95（3df，3pd）、D95、D95V、D95V（d，p）、cc-PVTZ和AUG-cc-PVTZ等基组，对^7Li2分子A^1∑^＋u态的平衡几何进行了优化计算，且将计算结果与精细的单点能扫描结果进行了比较．分析表明。由单点能扫描获得的平衡核间距应更为合理．同时也得出了AUG-cc-PVTZ基组为最优基组的结论．在0．14—1．5nm范围内对该态进行了单点能扫描，并用最小二乘法拟合出了其解析势能函数．从得到的解析势能函数出发，计算了谊态的力常数（f2、f3和f4）及谐振频率（ωe），进而计算了其他光谱常数（Be，αe和ωeХe），理论值与实验结果一致．同时为便于分析和比较，对基态X^1∑^＋g也进行了相应的计算．     

利用UCCSD-FC方法研究PFn(n=-1,0,+1)分子离子基态的势能函数

基于Gaussian03程序包,利用UCCSD-FC方法,分别选用6-311G(df,pd)、6-311+G(df,pd)、6-311++G(2d,2p)、6-311++G(3d,3p)、6-31G(df,pd)、cc-PVDZ、D95基组对PF分子和pF+、PF-离子基态进行了几何优化,通过与实验值、理论值比较选出最...     

As2（X1∑g+）基态的平衡结构与光谱常数

运用B3P86,B3LYP,QCISD,QCISD(T),CCSD,CCSD(T)等方法、6-311G,6-311++G(d,p),6-311G(df),6-311++G(3df),6-311+G(3df),aug-cc-pvdz等基组对As2基态的平衡结构进行优化计算.计算结果与实验值进行比较,得出B3LYP/6-311+G(3df)基组为最优基组;然后对As2基态进行谐振频率计算,得到谐振频率cm-1,并进行单点能扫描计算,用最小二乘法拟合为Murrell-Sorbie函数,由势能函数参数计算与As2基态相对应的光谱常数,结果与实验数据较为一致.这些数据为砷团簇研究提供了理论依据.     

双原子氟化物分子键长的计算

用MPn(n=2,4)方法,分别在6-31G(d)、6-31G(d,p)、6-31+(d,p)、6-31++G(d,p)、6-311G(d,p)、6-311++G(d,p)、6-311G(3df,3pd)、6-311++G(3df,3pd)基组下对十八个双原子氟化物分子的平衡几何结构进行优化,求出了它们的键长。通过与实验值比较可知,用MP2的方法进行平衡几何优化求得的双原子氟化物分子键长更可靠。     

Equilibrium Structure and Spectroscopy Constant for the Ground State X1Σ+g of As2

运用B3P86,B3LYP,QCISD,QCISD(T),CCSD,CCSD(T)等方法、6-311G,6-311++G(d,p),6-311G(df),6-311++G(3df),6-311+G(3df),aug-cc-pvdz等基组对As2基态的平衡结构进行优化计算,计算结果与实验值进行比较,得出B3LYP/6-311+ G(3df)基组为最优基组；然后对As2基态进行谐振频率计算,得到谐振频率cm-1,并进行单点能扫描计算,用最小二乘法拟合为Murrell-Sorbie函数,由势能函数参数计算与As2基态相对应的光谱常数,结果与实验数据较为一致.这些数据为砷团簇研究提供了理论依据.     

磷杂烯及其相关化合物的密度泛函计算研究

在B3LYP／6-311 G(d，p)、B3LYP／6-311 G(3df,2p)、B3P86／6-311 G(3df,2p)水平优化得到了亚胺、磷杂烯、硅亚胺和磷杂硅烯以及相应的质子化正离子的平衡几何构型．用优化的几何构型在B3LYP／6-311 G(d，p)//B3LYP／6-311 G(d，p)水平计算了标题物的旋转势垒．在B3LYP／6-311 G(d，p)//6-311 G(d，p)，B3LYP／6-311 G(3df,2p)//B3LYP／6-311 G(3df,2p)，B3P86／6-311 G(3df,2p)//B3P86／6-311 G(3df，2p)水平计算了标题物的质子亲和能(E)、质子化反应自由能增量(AG298^θ)和质子化反应的焓变(△H298^θ)．计算结果表明标题物有强的π键和负值较大的质子亲和能、△G298^θ、△H298^θ，有稳定的质子化正离子产物．计算的旋转势垒说明标题物分了中Ⅰ的π键最强，Ⅲ的π键较弱．     

密度泛函方法对BeF分子基态（X^2∑^＋）势能函数的研究

利用原子分子反应静力学的有关原理,推导出了BeF分子的合理离解极限;采用密度泛函理论的B3P86方法,在6-311G,6-311＋＋G,6-311G（3df,3pd）,cc-PVQZ和cc-PVTZ基组下,对BeF分子基态的平衡结构、离解能和谐振频率进行了优化计算,利用B3P86/6-311G（3df,3pd）对BeF分子的基态进行了单点能量扫描,并将扫描结果用正规方程组拟合Murrell-Sorbie势能函数.由拟合得到的势能函数,计算与X^2∑^＋态相应的光谱常数（Be,eα,ωe和eωχe）,其结果与实验符合得较好.     

氟、氯原子与甲烷反应的从头算直接动力学研究

用MP2方法对F、Cl原子与CH4的反应进行了研究.反应物、产物和过渡态的几何优化和振动分析在MP2/6-311＋G（d,p）水平下进行,反应路径的势能分析在CCSD（T）/6-311＋G（3df,2p）水平上对MP2/6-311＋G（d,p）优化的几何结构进行单点能校正.用传统过渡态理论和正则变分过渡态理论,并考虑小曲率隧道效应计算了正向反应的速率常数.     

脯氨酸-水二聚体分子间相互作用的理论研究

在B3LYP/6-311＋G（d,p）水平下优化得到了脯氨酸-水二聚体势能面上的4种低能优化构型。利用MP2/6-311＋G（d,p）方法计算脯氨酸-水二聚物平衡结构的偶极矩,原子电荷布居和分子间相互作用能。经BSSE校正后的相互作用能依次增强的顺序为Ⅳ〈Ⅱ〈Ⅰ〈Ⅲ,最稳定结构Ⅲ的相互作用能为-33.74 KJ/mol。     

气相中Ir^＋与CH4分子自旋禁阻反应中C—H键活化机理的理论研究

采用密度泛函理论和高级电子相关耦合簇方法,在CCSD（T）/6-311＋＋G（3df,3pd）//B3LYP/6-311＋G（d,p）的理论水平下,研究了3个自旋态势能面上自旋禁阻反应Ir^＋（^5F）＋CH4（^1A1）→IrCH2^＋（3A″）＋H2（1Σg^＋）的微观机理,通过自旋-轨道耦合的计算,讨论了势能面交叉和可能的自旋翻转过程.结果表明,Ir^＋与CH4的反应中不同势能面之间的“系间窜越”（ISC）将会发生,分子体系通过3次自旋翻转沿着热力学最有利的反应路径进行,最优的反应路径总放热量为44.64 kJ/mol.运用Harvey等的方法优化出最低能量交叉点（MECP）,并计算了MECP处相应的自旋-轨道耦合常数（SOC）,分别为346.95,2 545.62,2 990.98 cm^-1,较大的SOC值说明了自旋翻转是有效的.     

DCl分子基态(X1Σ+)的分子结构与势能函数

用量子化学计算方法 CCSD（T）和QCISD（T）,分别在基组6-311＋＋G＊＊和cc-pvdz下,优化计算了DCl分子基态的平衡结构和离解能,得到的平衡核间距与实验值吻合。采用标准Murrell—Sorbie函数并进行了非线性最小二乘法拟合,得到了DCl分子势能函数的解析表达式,并进一步计算出DCl分子的力常数及光谱常数。计算结果与实验数据非常吻合。     

甲烷水合物(H_2O)_(20)…CH_4稳定性的量子化学研究

采用密度泛函理论PBE方法和二级微扰(MP2)理论,对甲烷水合物(H2O)20…CH4两种不同构型512(H2O)20…CH4和435663(H2O)20…CH4进行了理论研究。在PBE/6-31++G(d,p)水平下进行结构优化,得到了它们的平衡稳定结构;在MP2/aug-cc-pVTZ水平下,结合基函数重叠误差(BSSE)完全均衡校正法,对其复合物进行能量计算。通过计算得出:512(H2O)20…CH4和435663(H2O)20…CH4的结合能分别为-4.75 kcal/mol和-4.44 kcal/mol,大约是相同水平下单一H2O…CH4结合能的8~9倍;512(H2O)20…CH4构型较435663(H2O)20…CH4稳定。     

幻数铵离子水团簇NH4^＋（H20）20的结构和振动谱研究

采用Hartree—Fock方法和6—31G（d）基组对由经验势得到的幻数铵离子水团簇NH4^=（H20）20的17稳定构型进行了结构优化和频率计算，然后对优化所得结构在B3LYP／6—311＋＋G（d，p）水平上计算了单点能．通过比较结合能，笔者发现NH4^＋离子位于团簇中心的结构比其位于表面时更加稳定，两种结构能量的差值在1—5kcal／mol范围内．同时红外谱计算表明，中心结构与表面结构相比，伸缩振动区域较窄，并且最强振动峰发生了红移．     

量子化学法研究苯并芘分子的结构和性质

结合HF、B3LYP、B3PW91、MP2等不同经典量子化学方法,在6-311++G(d,p)水平上计算苯并芘的分子结构和电子结构,并对苯并芘分子的几何构型、Wiberg键级、光谱、静电荷布居等进行分析,结合前线轨道理论探讨分子的稳定性和反应活性.结果表明:苯并芘分子呈环状平面型,其中碳原子的活性不同,C(8)的反应活性最高,最容易接受亲电试剂的进攻.前线轨道分析表明:苯并芘分子以接受电子为主,计算得出ΔE L-H=3.048 eV,表明该分子具有适合的能带宽度,可作为有机发光材料的原料.同时计算其在不同温度下的热力学性质.MP2方法在能量计算方面体现出较精确的优势.     

ZnS的基态分子势能函数（英文）

以六参数的解析势能函数讨论双原子分子,运用原子分子反应静力学原理对ZnS分子的离解极限进行了合理的推导,并采用量子化学从头计算的方法,在B3PW91/SVP,B3LYP/CEP-4G和QCISD/6-311＋＋G（d,p）的理论水平下,对ZnS的基态分子势能曲线进行扫描,根据得出的扫描点作出它们的势能函数曲线,用最小二乘法进行拟合出各势能曲线的各个参数,在此基础上计算出各阶力常数和光谱数据。最后对这三种方法的计算结果进行了比较,得出它们对ZnS分子的势能函数计算是可靠的。     

基态HCO分子的结构与势能函数

采用B3LYP密度泛函方法计算优化出HCO分子基态的结构参数,离解能和力常数。用多体项展式理论导出基态HCO分子(2A’)的解析势能函数,其势能面正确地复现出HCO分子的平衡结构特征。