乙二醇重排反应的量子化学研究

用ａｂｉｎｉｔｉｏ方法研究了乙二醇在酸性条件下的反应过渡态，讨论了反应机理     

OH O_3→HO_2 O_2反应机理的量子化学研究

用MP2方法 (6 311 G )研究了OH自由基与臭氧反应的微观机理 ,优化得到了反应途径上的反应物、过渡态、中间体和产物的几何构型 ,通过振动分析对中间体和过渡态进行了确认 ,同时进行了零点能 (ZPE)校正 .研究结果表明 :OH自由基与臭氧反应仅有一条反应通道 ,表现为亲电反应特征 ,且为放热反应 .     

CH2CF自由基与HNCS反应机理的理论研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法，用不同基组研究了CH2CF自由基与HNCS的微观反应机理，优化了反应过程中的反应物、中间体、过渡态和产物；振动分析结果和IRC分析结果证实了中间体和过渡态的真实性，用AIM计算所得的部分成键临界点电荷密度的变化也确认了反应过程向生成物方向进行.对于CH2CF自由基与HNCS反应，我们找到了五条反应通道.结果分析表明，反应通道CH2CF+HNCS→IMA1→TSA1→CH2CHF+NCS控制步骤活化能最低，是该反应的主要通道，有稳定的氢键复合物IMA1生成，表现为H原子迁     

CH自由基与NO反应机理的量子化学研究

采用量子化学密度泛函理论与从头算分子轨道理论研究了CH自由基与NO反应的机理，在B3LYP／6-311＋＋G（d，p）水平上优化了反应过程中反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型，并在G3水平上计算了它们的能量，同时对它们进行了振动分析，以确定中间体和过渡态的真实性．从对CH自由基与NO反应机理的研究结果看，CH自由基与NO反应为多通道反应．可能的产物是OH＋CN、0＋HCN、H＋CNO、H＋NCO、N＋HCO、NH＋CO，这些产物与实验检测到的结果相吻合．理论分析表明，反应通道CH＋NO→IM6→TS8→IM7→TS9→N＋HCO控制步骤的活化能最低（144．6kJ／mol），为主要反应通道．同时理论计算得到的各通道反应热与实验值一致，可以说明研究结果是比较可靠的．     

CH自由基与HNCO反应机理的理论研究

用MP2方法,在6-311＋＋G（d,p）基组水平上研究了CH自由基与HNCO的反应机理.全参数优化了反应过程中反应物、中间体、过渡态和产物,选用更高水平的QCISD（T）/6-311＋＋G（d,p）和G3方法计算了相应的能量.研究结果表明：CH自由基与HNCO反应存在4条反应通道,分别为（1）CH＋HNCO→IM1→TS1→CH2＋NCO;（2）CH＋HNCO→IM1→TS2→IM2→TS3→H2CN＋CO;（3）CH＋HNCO→IM（cis）→TS（cis）→HCNH＋CO;（4）CH＋HNCO→IM（cis）→TS（cis-trans）→IM（trans）→TS（trans）→HCNH＋CO.其中通道（3）具有相对较低的活化能,且为放热通道,是反应的主要通道.     

CuI催化溴代苯与L-缬氨酸的反应机理的研究

采用密度泛函理论研究了CuI催化溴代苯与L-缬氨酸发生C—N交叉偶联反应的微观反应历程.在B3LYP/6-311+G*水平上对反应过程中所有反应物、过渡态、中间体以及产物的几何构型进行了优化,通过能量和振动分析确认了过渡态的真实性;并且在相同基组水平上应用自然键轨道(NBO)和分子中的原子理论(AIM)分析了这些化合物的成键特征和轨道间的相互作用.研究发现了2条可能的反应通道IA与IB,其控制步骤活化能分别为282.2和219.2 kJ/mol,由以上比较结果可以看出,IB通道具有较低的活化能,即IB通道为整个反应的最优反应通道,并且IB反应通道中,CuI、CuCl催化反应活化能依次升高;这些都与实验结果一致.     

儿茶素-腺嘌呤分子间相互作用的密度泛函研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法,在6-31+G*基组水平上研究了儿茶素-腺嘌呤分子间相互作用机制,得到稳定的儿茶素-腺嘌呤复合物.计算结果表明氢键对于复合物的稳定性起着重要的作用,并且当复合物形成2个或更多的氢键时,氢键的数目、类型及强度共同决定着复合物的稳定性.通过研究发现,所有的氢键复合物进行基组重叠误差(BSSE)校正后的相互作用能为9.50~39.50 kJ/mol,相互作用能主要由氢键所贡献.振动分析显示,氢键的形成使相对应键的对称伸缩振动频率减小,说明这些复合物中形成的氢键都是正常的红移型氢键,与实验结果相一致.     

儿茶素与碱基对相互作用的理论研究

以碱基对为研究对象,采用量子化学理论计算方法,研究儿茶素-碱基对复合物分子之间的相互作用机制,并讨论这种相互作用对相关生命现象的研究意义.用密度泛函的M05方法,在6-311++G(d,p)基组水平下对儿茶素分子及碱基对进行几何构型优化,结构优化后共得到儿茶素-碱基对的复合物19个.儿茶素-碱基对复合物中存在5种不同类型的氢键,它们分别是:O—H…O、C—H…O、N—H…O、O—H…N、C—H…N.通过对不同类型氢键键长、键临界点电荷密度、键临界点拉普拉斯值、氢键振动频率等一系列物理量的分析讨论,结果表明儿茶素与碱基对分子之间的氢键对于复合物的稳定性起着非常重要的作用;氢键的个数、氢键的强度、氢键的类型对所研究复合物的稳定性都有一定的影响.     

Gd掺杂CeO2改性材料催化性能的理论研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,研究了一种新型改性催化材料—Gd掺杂Ce O2型催化剂,在燃料电池烃类燃料蒸汽重组反应过程中的催化性能.对比研究了3种掺杂比率下Ce1-xGdxO2(x=0,0.10,0.15)掺杂元素Gd对Ce O2的晶体相结构、氧缺陷形成过程以及表面积碳过程的影响.计算给出了相应掺杂比率下的氧缺陷形成能以及晶体表面吸附石墨烯的吸附能;结果表明:随着掺杂量的增大,氧缺陷形成能减小,晶体相对石墨烯的吸附能增大;分析掺杂前后改性催化材料的电子结构和原子结构的变化,说明Gd掺杂会导致Ce O2晶体表面结构畸变收缩,有效活化表面氧;同时利用化学平衡原理证明了Gd掺杂后的催化材料可以有效抑制表面碳沉积,从理论角度解释了改性催化材料在烃类燃料蒸汽重组反应过程中的作用机制.     

3种含氮杂环化合物荧光光谱的量子化学研究

采用量子化学半经验方法ＲＨＦ／ＰＭ３ ,对３ 种含氮杂环化合物进行了构型优化,并用ＲＨＦ／ＣＩＳ方法分别计算了它们的荧光光谱,所得结果与实验值基本符合．