Fe^+催化N_2O与H_2反应的理论探究

采用密度泛函理论(DFT)B3LYP与耦合簇(CCSD)方法,研究了气相中四重态和六重态势能面上Fe+催化N2O氧化H2的微观机理.采用分子轨道理论和自然键轨道理论(NBO)对反应势能面进行分析,并通过自旋-轨道耦合(SOC)计算,讨论了势能面的交叉情况和自旋翻转的可能性.用Kozuch提出的能量跨度模型,确定了整个反应的决速过渡态(TDTS)和决速中间体(TDI),最后计算了催化剂的转化频率(TOF),以评价催化剂的性能.

气相中Co^+催化N_2O与C_2H_6循环反应催化剂活性的理论研究

采用密度泛函理论UB3LYP方法对Co+在三重态及五重态势能面上催化N2O与C2H6进行循环反应的两态反应机理进行了研究.运用Harvery方法优化了两自旋态势能面5个最低能量交叉点(MECP),计算了MECP处自旋-轨道耦合作用. 采用Landau-Zener公式计算了自旋翻转处的系间窜越几率,各MECP处均可发生有效系间窜越.通过应用Kozuch提出的能量跨度模型,Co+催化N2O与C2H6在298K下反应生成CH3CHO时有最大的TOF值3.35×10–21 s–1.

Fe^+(~6D)催化N_2O和CH_4制取甲醇循环反应的理论探究

本文采用密度泛函理论(DFT)B3LYP与耦合簇(CCSD)方法,研究了气相中四重态和六重态势能面上Fe+催化N2O和CH4制取甲醇的微观机理.运用分子轨道理论和自然键轨道理论(NBO)对反应势能面进行分析,并通过自旋-轨道耦合(SOC)计算,讨论了势能面的交叉情况和自旋翻转的可能性.对Kozuch提出的能量跨度模型引入系间窜越几率加以修正,使其适用于非绝热两态反应.用修正后的能量跨度模型计算了催化剂的转化频率(TOF),同时确定了整个反应的决速态.

气相中FeO^+催化甲烷氧化的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法,研究了四重态和六重态势能面上FeO+(4Π+,6Σ+)催化甲烷氧化这一催化循环反应,整个反应过程共有6条反应路径,其中最低能量反应路径为路径6.该路径共有6处交叉点(crossing point,CP),其中CP1和CP3最为重要,优化交叉点CP1,CP3所对应的最低能量交叉点(minimum energy crossing point,MECP).通过自旋-轨耦合的常数计算,得到MECP1,MECP3处的自旋-轨道耦合值分别为947.85和1372.51cm-1.MECP1和MECP3处的一次系间窜越几率分别为0.535,0.590.应用活化张力模型对基元反应中的竞争反应加以分析,解释了H原子转移的方向问题.运用Kozuch提出的能量跨度模型(energetic span model)计算了循环反应的催化转化频率(turnover frequency,TOF).通过对各个中间体和过渡态的XTOF(TOF控制度)的计算,最终确定了催化循环过程中的决速过渡态(TDTS)为TS1-2,决速中间体(TDI)为IM9,并得到催化剂的TOF为5.6716×10-42 s-1.

Pt^+(~2D)催化H_2O和CH_4制取水煤气循环反应的理论探究

采用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法和非迭代三激发电子相关耦合簇CCSD(T)方法研究了二重态和四重态势能面上由Pt+(2D,4F)催化H2O和CH4产生水煤气的循环反应.采用分子轨道(MO)理论和自然键轨道(NBO)理论对最低能量路径的反应势能面作了详细的分析说明.应用Kozuch撰写的能量跨度模型(energetic span model)确定了决定循环反应速率的决速过渡态(TDTS)和决速中间体(TDI),最后计算了催化剂的转化频率(TOF)以评价催化剂的性能.