掺铅锂小团簇的结构、稳定性和化学键研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法,对锂原子用全电子6-311++g(d,p)基组,铅原子用sddall相对论有效实势基组研究了LinPb(n=7~9)二元团簇较低能量构型的几何结构,并讨论了能量最低的基态构型的化学键和稳定性.研究表明,掺入的铅原子与锂原子之间形成的化学键为共价键,并且成键的价电子对倾向于铅原子.Li8Pb二元团簇基态构型的最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占据分子轨道(LUOMO)之间的能隙比LinPb(n=7,9)二元团簇基态构型的大.此外,基于对LinPb(n=7~9)二元团簇基态构型平均原子化能、垂直电离能和垂直电子亲和能的计算分析,得出Li8Pb二元团簇的基态构型最稳定.     

双氯甘氨酸构型的密度泛函理论研究

采用密度泛函中的B3LYP方法在6—311 g**基组水平上研究了8种双氯甘氨酸异构体的稳定性以及影响相对稳定性的因素，并根据转动常数和偶极矩从理论上预测它们的一些光谱性质。     

硼氢化物(BHn)(n=1~5)稳定性与红外光谱

采用密度泛函(DFT)中的B3P86方法,结合Dunning的相关一致基组cc-PVTZ,优化计算硼氢化物(BHn)(n=1～5)可能的几何构型,得出最稳定构型的几何参数、电子结构和红外光谱等性质参数,给出了最稳定结构的总能量(ET)、结合能(EBT)、平均结合能(Eav)、电离势(EIP)、能隙(Eg)、费米能级(EF)和氢原子差分吸附能(Bdiff)等.结果表明硼氢化物基态稳定结构的电子态分别为:n为奇数为单重态1∑和1 A,n为偶数为双重态2A;由于B原子属于缺电子原子,能与等电子原子H化合,通过氢端或桥键形成氢化物,本文优化计算发现,硼氢化物最稳定的构型都存在氢端或桥键,且n为奇数的氢化物的氢端或桥键作用比相邻偶数的氢化物强.最后计算了硼氢化物最稳定结构的红外光谱、平均结合能、电离势、能隙和费米能级等动力学电子特性,分析得出(BHn)(n=1～5)氢化物中BH3的电离势和能隙最大,说明该氢化物最稳定,氢原子差分吸附能也最大.     

密度泛函理论研究Me2W(CH2)2+O2→Me2WOCH2+HCHO反应机理

使用密度泛函理论的B3LYP方法，对氧气与具有d^0电子组态的W过渡金属有机化合物(CH3)2W(-CH2)2的反应进行了研究，探讨了(CH3)2W(-CH2)2与氧气反应的反应机理．确定了反应物、中间体、产物和过渡态的几何构型和反应势垒，讨论了反应过程中几何构型以及电子自旋密度的变化．化学反应式显示，d^0电子组态的过渡金属有机化合物(CH3)2W(-CH2)2与氧气的反应的净结果是氧分子氧化W—CH2双键．反应过程中电子自旋密度变化的分析揭示了氧气对(CH3)2W(-CH2)2中双键的氧化实质上以氧分子上的未成对电子向金属的空d轨道转移为前提．     

5d过渡金属二氮化物的第一性原理研究

基于密度泛函理论平面波赝势的第一性原理方法,对5d过渡金属TM(包含Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt,Au元素)二氮化物TMN2的晶格常数、电子结构和力学性能进行了计算。计算结果表明,5d周期纯金属中Os具有最大的体弹性模量和剪切模量;构成的二氮化物中PtN2具有较高的体弹性模量和稳定结构,是可能的超硬材料;态密度分析表明,过渡金属原子的5d轨道与氮原子的2p轨道之间发生了强烈的杂化现象,二者之间形成了共价键。     

金属富勒烯包合物M@C_(50)结构和稳定性的理论研究

在密度泛函B3LYP理论下,用LANL2DZ基组对具有D5h,D3对称性的两种C50富勒烯异构体及以它们为基形成的第二主族金属富勒烯包合物M@C50[M=Be,Mg,Ca,Sr,Ba]进行了几何构型优化和振动频率分析.得到了相应的优化几何参数、总能量、前线轨道能级差,同时还计算了分子中原子电荷和结合能.计算结果表明,对于内包金属原子类型M(除Be外)相同时,D5hM@C50包合物比相对应的D3M@C50包合物稳定;对于具有相同对称性而内包金属原子类型M不同的D5hM@C50,其稳定性随原子序数的增大而增大;从热力学或动力学角度分析,形成D5h对称性的Sr@C50,Ba@C50包合物都是可能的.     

过渡金属硫化物阳离子(MSn+,M=Sc,Ti,n=1,2,3)的理论研究

用密度泛函理论研究了气相中过渡金属硫化物阳离子(MSn ,M=Sc,Ti,n=1,2,3).获得了各种离子的几何结构、电子结构、光谱性质及热力学数据,确定了其基态结构,并和已有实验数据作了对比.根据我们的理论计算,ScS ,TiS 的基态分别为1∑ ,2△.其主要电子组态分别为1σ22σ21π4,1σ22σ21π41δ.MS2 的各种离子基态结构是三元环型结构,ScS2 ,TiS2 的基态分别为1A′,2A′.MS3 的可能结构有直线型结构、三角锥型结构和以 '为中心的平面结构.经过反复计算,优化各种结构并对每一结构做振动频率分析,得到ScS3 ,TiS3 基态分别为:3A″,2A″.     

几种稳定构型精氨酸分子的手性转变反应机理及水溶剂化效应

采用密度泛函理论的B3LYP方法、微扰理论的MP2方法和自洽反应场(SCRF)理论的smd模型方法,研究了2种最稳定构型的精氨酸分子的手性转变机理及水溶剂化效应.研究发现标题反应有3条通道a、b和c.对于构型1,分别是手性碳上的质子以氨基、羰基和氨基联合以及羧基和氨基联合为桥迁移.对于构型2,分别是手性碳上的质子只以氨基为桥、羧基异构后再以氨基为桥迁移及以羧基和氨基联合作桥迁移.势能面计算表明:构型1的主反应通道都是a,决速步自由能垒分别为268.2kJ·mol~(-1),来源于质子从手性碳向氨基氮迁移的过渡态.构型2的主反应通道是b,决速步自由能垒为239.3kJ·mol~(-1),来源于质子从手性碳向氨基氮迁移的过渡态.水溶剂效应使构型2的主反应通道决速步自由能垒降到95.7kJ·mol~(-1).结果表明:随着温度的升高,构型2先手性转变;水溶剂对精氨酸的手性转变有极好的催化作用.     

异辛基乙二胺-TFA及TFS型质子化离子液体与水分子间氢键相互作用的研究

异辛基乙二胺-三氟乙酸型(简称[HEtHex] [TFA])及异辛基乙二胺-三氟甲磺酸(简称[HEtHex][TFS])型质子化离子液体(Protic Ionic Liquid,PILs)的极性部位因具有两个氨基,因此亲水性较强,易于与水混溶.水分对离子液体的粘度、电导率等物理化学性质具有较大的影响,量子化学计算方法能...     

两种最稳定构型色氨酸分子手性转变的反应机理及水溶剂化效应

采用密度泛函理论的B3LYP方法、微扰理论的MP2方法及自洽反应场(SCRF)理论的SMD模型方法,研究两种最稳定构型色氨酸分子手性转变的反应机理及水溶剂化效应.结果表明:两种构型的色氨酸分子均有3条手性转变通道a,b,c;构型1的主反应通道为通道a,决速步骤自由能垒为256.7kJ/mol,构型2的主反应通道为通道a和c,决速步骤自由能垒分别为258.8,256.7kJ/mol,决速步骤能垒均来自于质子从手性C向氨基N迁移的过渡态;水溶剂效应使构型1的主反应通道决速步骤能垒降至113.4kJ/mol;单体色氨酸分子具有稳定性,水溶剂环境下色氨酸分子的手性转变可以缓慢进行.     

DFT/B3LYP方法探索C6H5(CH3)2SiOH的结构和化学键特性

二甲基苯基硅醇易通过蒸馏的方法进行分离提纯,进而制备高纯硅,但其化学键特性的实验数据较为缺乏,笔者运用密度泛函理论DFT/B3LYP方法,采用6-311++G**基组进行计算,首先对二甲基苯基硅醇的初始构型进行完全开放的几何构型全优化,之后结合能量分析、电荷分析和自然键轨道分析(NBO)考察了二甲基苯基硅醇平衡构型的分子性质,得出二甲基苯基硅醇分子的化学键特性：1）苯基和甲基对羟基上的O-H键影响甚微,但使Si-O键有所增强;2）Si与苯环上C原子间的键强度较弱,Si-O键相对较强,O-H键最弱;3）苯环上C原子间电子离域化程度相对较高,O的孤对电子流向Si-C反键轨道,可略为削弱Si-C键强度。填补了其化学键特性方面的空白,为涉及二甲基苯基硅醇的化学反应提供了理论基础。     

元素掺杂对二维Ga2O2电子性质的影响

基于密度泛函理论的VASP(Vienna ab-initio simulation package)软件包计算5种金属和非金属掺杂对二维Ga₂O₂晶体结构和电子性质的影响. 结果表明： 掺杂B,C,Mg,Si,P元素可使晶体结构发生改变, 并改变掺杂体系的电子性质; 与本征Ga₂O₂晶体相比, 这几种掺杂元素体系的带隙均减小, 这是由于掺杂原子与近邻原子间电荷重新分布所致.     

密度泛函理论研究S2FH的构型及其异构化反应

采用量子化学中的密度泛函理论B3LYP方法,在AUG cc PVQZ水平上全优化得到了FSSH线型和SSFH 分叉型2种异构体的平衡结构.对可能发生的分子内原子迁移过程的过渡态进行了考察,并进行了振动分析和内 禀反应坐标(IRC)的计算,证实了过渡态的正确性.计算结果表明,线型的FSSH为稳定构型.同时,采用统计热 力学及过渡态理论,研究了2种平衡结构之间相互转化的热力学和动力学性质.根据计算结果,无论是F迁移还是 H迁移,分子内的原子迁移都需要较高的活化能,并且迁移速度较慢.     

醇水催化7-羟基喹啉质子迁移过程的反应机理研究

用量子化学B3LYP方法在6-311G*基组水平上研究了7-羟基喹啉二水和二甲醇复合物分子间的相互作用和水助及醇助催化质子迁移反应,优化得到了反应物、过渡态和生成物的几何结构,结果表明,在水助及醇助催化质子迁移过程中,3个氢原子都参与了迁移过程,醇助催化质子迁移反应途径在甲醇溶液中的活化能垒比水助催化质子迁移反应低,在甲醇溶液中的反应比在水溶液中的反应更容易.     

N8H8异构体间互变异构化的理论研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法在6-311++G**基组水平上对N8H8环状异构体开环进行了构型优化,得到有的环状异构体开环后生成的构型并非所设想的每个N原子上都连接一个H原子的直链八氮烷构型,而是生成两个或者三个不同的物质;有的环状异构体可能够转化为稳定性较高的链状异构体,这些异构体间的转化根据各自的反应活化能垒的高低而不同。其中六元环与链状的转化活化能较高,则它们之间的异构化难度较大;四元环与链状的转化活化能较低,则它们之间的异构化较容易。     

基于量化计算的生物炭与苯酚弱相互作用机理研究

芳香族化合物在生物炭表面的分子行为、特别是弱相互作用机制尚不清楚.为揭示生物炭-苯酚间弱相互作用机制,本文采用等温吸附、吸附动力学实验,结合FT-IR表征,应用密度泛函理论(DFT),分析生物炭与苯酚分子间不同吸附构型的结合能、约化密度梯度(RDG)和电子密度拓扑关系.结果表明：等温吸附经72 h达平衡,pH显著影响饱和吸附量,pH=6时吸附量最大;生物炭表面官能团是吸附作用中心,吸附焓(ΔH)始终处于氢键键能范围内;4种吸附构型(A/B/C/D)的弱相互作用均由范德华力和弱氢键共同主导,B构型结合能最低、最稳定,C构型弱相互作用最强,D构型弱相互作用最弱.     

基于氨基作为质子迁移桥梁的蛋氨酸分子旋光异构机理

采用密度泛函理论的B3LYP方法和微扰理论的MP2方法,研究两种最稳定构型的蛋氨酸分子(Met)基于氨基作为质子迁移桥梁的旋光异构反应.结果表明:基于氨基作为质子迁移桥梁的蛋氨酸分子旋光异构反应有2条通道a和b;构型1的主反应通道为通道a,决速步骤为第1基元反应,自由能垒为264.2kJ/mol,由质子从手性C直接向氨基N迁移的过渡态产生;构型2的主反应通道也为通道a,决速步骤为第2基元反应,自由能垒为266.1kJ/mol,由羧基异构后质子从手性C向氨基N迁移的过渡态产生;两种构型的Met分子旋光异构速控步骤的反应速率常数分别为3.04×10~(-34),1.41×10~(-34) s~(-1).     

手性布洛芬在外电场作用下的光激发特性

采用密度泛函B3P86及含时密度泛函理论(TD-DFT)方法, 在6-311++g(d,p)基组水平上计算手性布洛芬分子从基态到1~10个激发态的波长、 振子强度和激发能, 并研究外电场对手性布洛芬分子激发态的影响规律. 结果表明, 随着外场强度的增加, 最高占据轨道(HOMO)与最低未占据轨道(LUMO)之间的能隙逐渐减弱, 激发能急剧减小, 表明外电场作用下的分子易于激发和离解.