甲烷在发烟硫酸体系中部分氧化反应的热力学研究

对于甲烷在发烟硫酸溶液中液相部分氧化生成硫酸单甲酯的反应体系,采用密度泛函理论(DFT)进行了体系的热力学计算。在密度泛函理论B3LYP/6-31G(d)水平下结合极化连续模型(PCM),优化出了硫酸溶液中各种可能存在化合物的稳定结构,并在此基础上计算了硫酸溶液中各化合物在不同温度下的热力学性质,探讨了甲烷在发烟硫酸体系中各种可能的反应途径。计算结果表明,甲烷在发烟硫酸溶液中部分氧化生成硫酸单甲酯的反应途径是可行的,其中发烟硫酸中游离的SO3起了很重要的作用。

H_(2)O对CaO硫化反应加速作用机理研究

通过实验和密度泛函理论,研究了水对CaO硫化反应加速作用的机理。实验结果显示,水对快速硫化反应阶段影响微弱,而慢速反应阶段水的加入会立刻提高反应速率。DFT计算表明,CaO表面生成CaSO_(4)产物层的能垒小于H_(2)O在CaO表面解离的能垒,可能是水对快速硫化反应阶段作用微弱的原因。无水情况下慢速反应阶段的控制步骤不是CaO和CaSO_(4)晶体内的固态离子扩散,而是在原产物层上生成新产物层时,CaSO_(4)表面Ca^(*)离子向新产物层扩散的过程,其能垒为3.61eV。吸附于CaSO_(4)表面的H_(2)O分子解离为H*和OH*后,将CaSO_(4)表面Ca^(*)离子向新产物层扩散的能垒降低了1.98eV,使慢速反应阶段决速步变为O^(2-)在CaSO_(4)晶体内的扩散,有水情况下硫化反应整体控制步骤能垒相比于无水情况降低了0.19eV,以此加速硫化反应。

磷酸二甲酯阴离子(DMP^-)与一价、二价金属离子 相互作用的理论研究

在B3LYP、HF和MP2水平上运用全电子从头算(AE)和相对论有效实势(RECP)及6-311+G**和LanL2DZ基组计算Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa和Ⅱb族金属离子与磷酸二甲酯阴离子(DMP-)的相互作用。 RECP用于除Li+、Be2+外所有的金属离子。 对Na+、K+、Cu+、Mg2+、Ca2+、Zn2+用AE和RECP 2种方法处理。 结果表明:RECP能可靠地用于重金属离子络合物; 二价金属离子络合物(DMP-—M2+)比一价金属离子络合物 (DMP-—M+)稳定;二价金属离子(M2+)可能比一价金属离子(M+)更易使多核苷酸折叠。

硫酸氢钾及其熔体结构的原位高温拉曼光谱与分解热力学研究

运用原位高温拉曼光谱技术研究了KHSO_4从室温至550℃的相变过程,分别基于密度泛函理论及量子化学从头算分析KHSO_4晶体和K_2S_2O_7熔体的分子振动和拉曼光谱散射活性,对拉曼光谱特征峰进行归属,并获取KHSO_4与K_2S_2O_7熔体团簇特征振动的拉曼散射截面,建立特征峰面积与物种浓度的直观关系,并通过Factsage数据库研究KHSO_4分解过程的热力学性能.结果表明,210℃下KHSO_4链状结构向二聚体结构转换,KHSO4由正交α相变为单斜β相; 220~550℃分解为K_2S_2O_7,由平衡常数K计算得到反应焓ΔH=(72.59±2.40) kJ/mol.

3，5-二甲基-4-羟基苯基五唑合成及性质理论研究

以3,5-二甲基-4-羟基苯基五唑为研究对象,借助文献报道的合成路线,采用密度泛函理论的M06L/6-311g(d,p)方法,进行了反应机理分析.在3,5-二甲基-4-羟基苯基五唑分子结构全优化的基础上,对其红外光谱(IR)、核磁共振谱(NMR)、紫外-可见吸收光谱(UVVis)进行了量子力学计算.根据反应机理的计算结果,讨论了各反应步骤的特点;根据红外光谱(IR)、核磁共振谱(NMR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)的计算结果,对谱图数据进行了简要分析及讨论.

合成聚甲醛二甲基醚反应热力学的理论计算

采用密度泛函理论(DFT)方法在B3LYP/6-31+G(d,p)水平上对聚甲醛二甲基醚(PODE)系列化合物进行了全优化和振动分析计算,获得了该系列化合物的最优构型及热力学函数值.通过设计等键反应计算了PODE的生成热,并进一步计算了生成PODE的反应平衡常数及转化率,进而判断这些反应的热力学可行性.