C_nB_4(n=2~7)团簇的结构、稳定性和成键性质

采用CCSD(T)/6-311+G(d)//B3LYP/6-311+G(d)方法对CnB4(n=2~7)团簇的几何结构、稳定性、成键特性和势能面进行了研究.CnB4(n=2~7)的最低能量结构为单重态的封闭的环状结构,具有有趣的生长模式,这些最低能量结构存在较强的三中心键,归因于σ和π键的协同作用.能量分析表明,a1(C2B4)、c1(C4B4)和e1(C6B4)具有相对高的稳定性.一些较低能量异构体满足Hückel(4n+2)规则,具有π芳香性.异构化分析证实了异构体b1和b3在热力学和动力学上都是稳定的,在将来实验中可能被检测到.     

Aln^m（m=0,±1,n=3,4,5）团簇的稳定性和芳香性研究

采用密度泛函理论中的B3LYP方法,对铝团簇Alnm（m=0,±1,n=3,4,5）进行了理论研究。经过优化得到其基态构型,讨论了其稳定性。通过核独立化学位移（NICS）和分子轨道（MO）分析,确定Al3的次稳态、Al3^-、Al4、Al4^-、Al5和Al5^＋团簇具有芳香性,其余团簇不具有芳香性,芳香性均以π芳香性为主。     

苯基卡宾稳定性的CASSCF计算

使用量子化学方法B3LYP、QCISD和CASSCF,以6-311 G**和6-311G**为基组,对单、三重态苯基卡宾进行了计算研究,讨论了立体效应、中心碳的杂化和共轭效应对单-三重态稳定性的影响.结果表明,苯基卡宾的基态仍然是三重态.苯环π轨道与单重态卡宾的pπ空轨道的共轭作用大于与三重态卡宾pπ轨道的共轭作用,从而稳定了单重态苯基卡宾,使单-三重态能量差ΔES-T降低.在CASSCF(8,8)/6-311G**理论水平上预测的ΔES-T为14.67kJ/mol.     

芳香性的本质——π对称场效应能FE_π的研究(Ⅱ)

在［１］的工作基础上，进一步以ＦＥπ＝Ｅｄｅｌｏｃ环－∑ｉ＝１（２ｎβ－ＲＥ）Ｎｉ＋３ｎ－０．１∑πｅ－６６对辐射多烯分子，轮烯等系列分子场效应能计算；阐述“π－对称性”的普遍性。提出一新的分子结构稳定性判据△ＦπＥ，该判据也适用芳香性的判定。     

芳香性的本质—π对称场效应能FEπ的研究（Ⅱ）

在［１］的工作基础上，进一步以ＦＥπ－Ｅｄｅｌｏｃ环－∑／ｉ＝１（２ｎβ－ＲＥ）／Ｎｉ＋３√ｎ－０．１∑πｅ－６／６对辐射多烯分子，轮烯等系列分子场效应能计算；阐述“π对称性”的普遍性。提出一种新的分子结构稳定性判据△Ｆｄ５Ｅ，该判据也适应芳香性的判定。     

Zr(F~3)与2-丁炔分子自旋禁阻反应C—C,C—H键活化机理的理论研究

运用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法研究了单重态和三重态势能面自旋禁阻反应Zr活化2-丁炔分子的C—C和C—H键的反应机理.通过自旋-轨道耦合的计算讨论了势能面交叉点和可能的自旋翻转过程.反应从基态三重态开始,在活化C—C键的反应过程中出现了自旋态的改变,使得过渡态3 T4g的活化能垒从-3.58降到-10.60kJ·mol-1.在MECP4处,单重态和三重态间的自旋-轨道耦合常数为146.10cm-1,反应发生有效的系间窜越,从三重态跃迁到单重态势能面,反应势垒有所下降.     

取代基对苯并噻吩芳香性的影响

含金属杂原子的共轭体系因在生物医药、化学反应催化等领域展现出广阔的应用前景而备受关注.过渡金属取代的苯并噻吩是一类重要的反应中间体,同时具有孤对电子和芳香性π电子,因此显示出特殊的性质.在M06-L/aug-cc-pVDZ(过渡金属采用aug-cc-pVDZ-pp)水平上,通过核独立化学位移(NICS)、π轨道及各向异性磁感应电流密度(AICD)等分析,研究了包括过渡金属在内的不同基团取代的苯并噻吩芳香性,讨论了不同种类、不同位置取代对噻吩环芳香性的影响.计算结果表明:苯并噻吩具有很强的芳香性,噻吩环上C3位过渡金属及S位取代基的引入使芳香性明显降低,但C3位取代的金属种类及S原子上取代基变化对芳香性影响较小;C2上连接H原子时,金属取代苯并噻吩为芳香性,连接体积较大的nPr基时为反芳香性.     

芳香性概念的深化和发展

本文回顾和阐述关于芳香性的标示，归纳了关于现代芳香性的共识。指出了芳香性的物理本质为单环共轭体系的，4n 2闭合壳层的π电子组态。明确了芳香性概念和芳香性判则的适用范围，对目前教科书中关于芳香性的混乱及误解，提出了看法和建议。     

全金属团簇Be32-芳香性的理论研究

将芳香性概念扩展到全金属团簇Be32-,运用密度泛函理论（B3LYP,B3PW91）,从头算方法（MP2）,对全金属团簇Be32-,NaBe3-和Na2Be3的稳定结构、振动频率与电子总能量（考虑了零点能ZPE）作理论计算．计算的结果显示,NaBe3-和NaBe32-团簇中包含一个正三角形的阴离子Be32-．并根据芳香性的平面、电子结构、核独立化位移（NICS）以及它们的分子轨道几个标准进行分析．分析的结果指出,2个离域化的π电子遵循4n＋2电子计算规则,并且呈现出π芳香性．     

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.     

C2nH3和C2nH+3(n=4,5,6,7)的结构、稳定性和光谱

本文采用密度泛函理论（DFT-B3LYP），在6-31G^＋的水平上对C2nH3和C2nH3^＋（n=4，5，6，7）所有可能的几何构型进行了优化和振动频率的计算，进一步得到了C2nH3（n=4，5，6，7）最稳定构型的垂直和绝热电离能，并在这个水平上用含时的密度泛函理论（TD-B3LYP）计算它们的垂直激发能．结果表明中性分子和相对应的阳离子的基态构型几乎是一样的，具有聚炔烃线性链结构的C2H3和C12H3自由基及其他们的阳离子都具有30～60cm。的低频振动模式．通过激发能和电离能的研究发现C2nH3自由基（n=4，5，6，7）基态平衡几何结构的电离能较大，中性分子不易发生电子跃迁，而且不易失去一个电子变为阳离子，所以C2nH3自由基（n=4，5，6，7）基态平衡几何结构比相对应的阳离子要稳定．     

BeO分子激发态的多参考组态相互作用计算

运用含Davidson修正的多参考组态相互作用（MRCI＋Q）方法,在Ahlrichs型TZVP基组水平上对BeO分子对应最低3个离解限Be（1SG）＋0（3PG）,Be（1SG）＋0（1DG）,Be（3PU）＋O（3PG）的共14个单重态和12个三重态在0．1nm-0．5nm范围内进行了势能扫描计算．通过对称性分析,对这26个态进行了明确标识,其中有6个单重态和6个三重态为束缚态,它们分别是X1∑＋,A1∏,21∑＋,11’△,11∑-,21∏和a3∏,b3∑＋,23∑＋,13△,23∑-,23∑-．离解能最大的3个态分别为基态x1∑＋,第一单重激发态A1∏和三重态b3∑＋,离解能分别为5．878eV,4．876eV和4．311eV．21∏态的束缚能最小,仅为0．320eV．对所有的束缚态分别进行了振动能级和转动常数的计算,进而拟合出各自的光谱学常数．     

四苯基铁卟啉双氧加合物的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论方法计算了自旋多重度为1、3、5的四苯基铁卟啉双氧加合物(FeTPPO2)的几何构型及电子性质。考察了四苯基铁卟啉对分子氧的活化。研究发现,FeTPPO2能量随自旋多重度升高而降低。五重态FeTPPO2的能量最低,但其铁卟啉对分子氧的活化效果最差。FeTPPO2中Oa—Ob键键长随自旋多重度变化的规律为三重态>单重态>五重态,说明三重态FeTPPO2中分子氧活化最明显。Fe—Oa键键长和Oa—Ob键键长呈负相关关系。电荷布居分析表明,FeTPPO2中分子氧活化程度与分子氧上所带负电荷多少有关,所带负电荷越多,分子氧活化越明显。分析自旋密度得知,三重态FeTPPO2中分子氧为单线态分子氧。三重态和五重态FeTPPO2中,铁离子均向分子氧转移了β电子,有利于铁氧键的形成。     

不同共轭桥的氮氧双自由基分子NLO性质的DFT研究

采用密度泛函理论(DFT)UB3LYP/6-31G(d,p)方法对不同共轭桥的氮氧双自由基分子4个体系的非线性光学(NLO)系数进行了计算.结果表明:所有体系单重态为稳定的基态,与自旋极化规则一致;4个体系的极化率在单重态时较大,三重态时较小;体系a,b和c在单重态与三重态的二阶超极化率与极化率规律相同,而具有垂直稳定构型的体系d,由于强的反铁磁性耦合体现出三重态时具有较大的二阶超极化率.     

芳香性与环伸缩振动拉曼光谱相关性的理论研究

本研究采用密度泛函理论B3LYP方法对芳香性分子LnHn(L=C、Si、Ge,n=3~8)进行几何优化及NICS和拉曼光谱的计算,进而计算其环伸缩振动拉曼光谱频率与NICS数值间的相关系数,并以C6H6为例进行了环伸缩振动拉曼光谱理论计算值与实验测定值间一致性的比对研究。研究表明,C6H6的环伸缩振动拉曼光谱理论计算值与实验测定值相对误差在1.8%以内,LnHn(L=C、Si、Ge,n=3~8)系列芳香性分子的芳香性大小判别指标NICS理论计算值与其环伸缩振动拉曼光谱频率理论计算值间存在高度正相关,即芳香性越大,其环伸缩振动频率也越大。预测可通过测定芳香性物质的环伸缩振动A1′或A1g拉曼光谱频率的大小来实现对其芳香性大小的实验定量测定。     

硼基B6Al2-/0/+合金团簇结构和成键理论研究(英文)

硼和铝团簇分别呈现独特的结构与化学成键。二元B-Al复合团簇研究通常遵循所谓的等电子B-Al取代概念。然而这纯粹是一种假设。文章利用全局极小结构搜索和量子化学电子结构计算对不同电荷态的系列二元B₆Al₂^-/0/+团簇进行结构、成键和芳香性等理论研究。在PBE0和CCSD(T)单点理论水平上对低能量异构体的相对能量进行比较,确定了全局极小结构。文章主要讨论的团簇结构1-4有两种不同结构模式：反三明治和杂环分子轮。中性团簇的全局极小结构1略微倾向于反三明治结构,而分子轮结构2是低能量异构体。阴离子团簇结构3也是分子轮结构,然而阳离子团簇结构4却强烈的倾向于反三明治构型。在从阳离子、中性到阴离子的逐级还原过程中分子轮逐步获得优势。在成键方面,团簇1和2具有6π/4σ冲突芳香性,这导致它们拉长的形状。阳离子团簇4和阴离子团簇3具有3σ/5σ电子离域,它们偏离严格的4σ反芳香性。因此,团簇3/4相对而言是更圆形的结构。掺杂Al原子在特定B-Al复合团簇结构中会呈现形式上的3个、2个、1个价电子等不同状态;剩余价电子则处于非键或孤对...     

Ni／γ—Al2O3催化剂上丙烯与Ni的相互作用—XPS EPR UV—DRS研究

用XPS研究了Ni负载量对催化剂表面结构的影响。选择负载量为8％的Ni/γ-Al2O3催化剂,解迭出Ni2p3/2XPS,Eb(NiO)=855.2eV,Eb[Ni-O(T)]=856.5eV,Eb[Ni-O(O)]=857.9eV;测定了不同温度通H2还原后吸际丙烯及不同温度吸附丙烯后Ni2p3/2及C1sXPS的变化。对照EPR及UV－DRS结果,推断丙烯在反应过程中形成[Ni(C3H6)n]^(1-δ）＋及[Ni(C3H6)n]^(2-δ) (n=1,2）过滤态配位化合物。     

Pd掺杂CeO_2团簇活化甲烷C—H的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)计算了甲烷在Pd掺杂的CeO_2团簇(PdCeO_4~(2-)和PdCe_2O_6~(2-))上的活化情况.计算结果表明:Pd掺杂使CeO_2团簇活化甲烷的能力增强;单重态Pd掺杂CeO_2团簇活化C—H的能力总体上强于三重态团簇,而且团簇的构型和自旋多重度对反应能垒的影响较大;单重态团簇活化甲烷时反应过渡态为Ce(Pd)、O、H、C四中心结构,遵循四中心加成机理,最优活性位是在六元环团簇PdCe_2O_6~(2-)-A(S)的Pd—O(B2)位点,活化能垒仅为39.2kJ/mol;而三重态团簇活化甲烷时遵循氢摘除机理,过渡态由C、O、H三原子构成.此外,电荷分布和前线轨道分析结果表明,Pd掺杂CeO_2团簇活化甲烷时电子由团簇流向甲烷.     

A1nm(m=0,±1,n=3,4,5)团簇的稳定性和芳香性研究

采用密度泛函理论中的B3LYP方法,对铝团簇Alnm(m=0,±1,n=3,4,5)进行了理论研究.经过优化得到其基态构型,讨论了其稳定性.通过核独立化学位移(NICS)和分子轨道(MO)分析,确定Al3的次稳态、Al3-、Al4、Al4-、Al5和Al5+团簇具有芳香性,其余团簇不具有芳香性,芳香性均以π芳香性为主.     

C4H6O,C4H6S与HX(X= F,Cl,Br)分子间氢键的理论研究

运用MP2/aug-cc-pVDZ对C4H6O,C4H6S与HX(X=F,Cl,Br)之间的氢键作用进行了理论研究,发现2,5-二氢呋喃、2,5-二氢噻吩与HX之间不仅存在n…HX型氢键,C-C双键与卤化氢分子亦可形成π型氢键.氢键键能△E、氢键键鞍点处的电子密度ρ(rc)以及从电子给体到受体之间的电子转移数△q(HX)均表明,n型氢键比π型氢键更容易形成,与实验结果一致；C4H 6O…HX(n),C4H6S… HX(n) (X= Cl,Br)中的氢键作用介于离子键和共价键之间；而对于其他氢键复合物,电子供体和受体之间的作用为闭壳层相互作用,即静电作用.形成氢键后,电子从C4H6O,C4H6S转移到HX使卤化氢分子的积分性质发生了变化,氢原子能量增加,偶极矩减小,体积减小.