Ru催化N_(2)与H_(2)反应合成氨的两态反应机理

采用密度泛函理论(DFT)UB3LYP方法对Ru在单重态、三重态及五重态势能面上催化N_(2)与H_(2)反应合成氨的两态反应机理进行理论研究,发现该反应为典型的两态反应。计算得到最低能量交叉点(MECP)处自旋-轨道耦合常数(H_(soc))及双程系间窜越几率(PISC),MECP1:H_(soc)=508.34 cm^(-1),P_(2)^(ISC)=0.85,MECP9:H_(soc)=269.21 cm^(-1),P_(2)^(ISC)=0.27。运用能量跨度模型(energetic span model)确定Ru催化合成氨反应的转化频率(TOF)决速过渡态(TDTS)为^(3)TS2-3,TOF决速中间体(TDI)为^(3)IM9。

气相中Y^+,Zr^+,Nb^+与CO_2反应的理论研究

以Y+,zr+,Nb+与CO2反应作为第二前过渡金属离子与CO2反应的范例体系．采用密度泛函UB3L．YP方法,对于Y,zr,Nb采用Stuttgart赝势基组,对于CO2采用6．31 1+G(2d)基组,计算研究了三种金属离子在基态和激发态时与CO2气相反应的机理．结果表明三种金属离子与CO2反应以高自旋进入反应通道,在反应过程中发生系间窜越,以低自旋中间体和最终产物离开反应通道．用内禀坐标单点垂直激发计算的方法找到了势能面交叉点,并作了相应的讨论．因为有金属离子的参与,使单分子CO2的强吸热分解反应变为生成CO和MO+的放热过程．

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_2和NO反应的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法在6-311+G(d,p)的计算水平上研究了Fe_2铁簇与NO反应的相关微观机理.全参数优化了八重态以及十重态反应势能面上各驻点的几何结构,并用频率分析法以及内禀反应坐标(IRC)方法对过渡态进行了验证,得到了该反应的微观反应路径和反应势能面(PESs).用"两态反应"分析反应机理,势能面上的两个交叉点能有效地降低反应的活化能,这在动力学上和热力学上都是有利的.N原子脱离化合物为整个反应的速控步骤.

Fe_6与NO反应的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT-Density Functional Theory)中的B3LYP方法在6-311+G(d,p)的计算水平上研究了Fe_6+NO→Fe_6O+N反应的相关微观机理.全参数优化了二十重态以及二十二重态反应势能面上各驻点的几何结构,用频率分析法以及内禀反应坐标(IRC-Intrinsic Reaction Coordinate)方法对过渡态进行了验证,得到了该反应的微观反应路径和反应势能面,并用两态反应分析其反应机理.通过对反应过程的分析发现,反应在二十重态以及二十二重态势能面上的反应路径是相似的,势能面上的一个交叉点能增加反应放热,有效地降低反应的活化能,为整个反应体系提供了一条能量较低的反应路径.

Fe_2与SO_2反应的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论-Density Functional Theory(DFT)中的B3LYP方法在6-311+G(d,p)的计算水平上研究了Fe_2+SO_2→2FeO+S反应的相关微观机理.全参数优化了七重态以及九重态反应势能面上各驻点的几何结构,用频率分析法以及内禀反应坐标-Intrinsic Reaction Coordinate(IRC)方法对过渡态进行了验证,得到了该反应的微观反应路径和反应势能面-Potential Energy Surface(PES),并用两态反应分析其反应机理.通过对反应过程的分析发现,反应在七重态以及九重态势能面上的反应路径是相似的,势能面上的两个交叉点能增加反应放热,有效地降低反应的活化能,为整个反应体系提供了一条能量较低的反应路径.

过渡金属铁团簇Fe_4和NO反应的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论中的B3LYP方法在6-311+G(d,p)计算水平上研究了第一过渡系金属铁团簇Fe_4在基态和第一个激发态与NO的反应机理.全参数优化了体系中十四重态以及十六重态反应势能面上的各驻点结构,并用频率分析法和内禀反应坐标法对过渡态进行了验证.通过对反应过程的分析发现,反应在十四重态以及十六重态势能面上的反应机理是相似的.而且,该反应是一个三步反应,其中C1→TS1键是整个反应的决速步.由于势能交叉点的存在,可以有效降低反应的活化能,这在热力学和动力学上都是非常有利的.

气相中CrO_2^+活化甲烷C—H键的理论研究

用密度泛函UB3LYP/6-311++G**方法计算研究了气相中CrO+2(2A1/4A")活化甲烷C—H键的微观机理,找到了四条反应通道.对其中涉及的两态反应(TSR)进行了分析,并对影响反应机理和反应速率的势能面交叉现象(potentialenergysurfacescrossing)进行了详细讨论,进而运用Hammond假设和Yoshizawa等的内禀坐标单点垂直激发计算的方法找出了一系列势能面交叉点[crossingpoints(CPs)],并作了相应的讨论.进一步用碎片分子轨道理论[fragmentmolecularorbital(FMO)]对TS1中的轨道相互作用进行了分析,解释了CrO2+活化甲烷C—H键的机理.

气相中二氧化铁活化H-H键的理论研究

运用密度泛函DFT//CCSD(T)//B3LYP/6-311G(2d,p)的方法对FeO+2+H2生成产物[Fe O++H_2O]的反应的微观机理进行了研究,探索了发生在四重态和六重态两个势能面上的反应通道,揭示了Fe O+2活化H-Hσ键的微观机理。研究结果表明:该反应是一个放热反应,在反应过程中发生了势能面交叉现象,在整个反应路径中发生了两次自旋翻转的现象,属于Hammond假设的第四种情况;自旋翻转在整个反应过程中起了关键作用,且在很大程度上影响了反应效率和反应速率。

LookForMECP:计算极小势能面交叉点的程序

在有机化学等领域,采用计算化学方法可以计算出相关有机反应的机理途径等问题。文章介绍了使用LookForMECP,一种可以锁定极小势能面交叉点的量子化学计算程序,并着重对LookForMECP这种量子化学计算程序在操作、应用等方面做了详细的介绍,LookForMECP程序将在计算化学领域中起到巨大的推动作用。

FeO催化N2与H2反应生成NH3的理论研究

本文采用密度泛函理论(DFT)UB3LYP方法对Fe O在基态五重态及第一激发态三重态势能面上催化N2与H2反应生成NH3的两态反应机理进行了研究,运用非共价作用预测反应位点,并运用分子中的原子(AIM)、电子定域化函数(ELF)及前线分子轨道理论对部分最低能量路径及最低能量交叉点(MECP)的机理进行了分析.计算了MECP处的自旋轨道耦合值(Hsoc)及系间窜越几率(PISC),通过应用能量跨度模型(energetic span model)确定了反应决速态,并从理论层面计算得到了反应中Fe O的催化转化频率(TOF).

Fe/Fe_2和NO反应的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论(Density Functional Theory)中的B3LYP方法在6-311+G(d,p)的计算水平上研究了Fe/Fe_2与NO反应的相关微观机理.全参数优化了Fe+NO和Fe_2+NO反应体系在不同重态反应势能面上各驻点的几何结构,并用频率分析法以及内禀反应坐标(Intrinsic Reaction Coordinate)方法对过渡态进行了验证,得到了相对应的反应的微观反应路径.用"两态反应"分析反应机理,计算结果表明2个体系的优先选择路径均为低自旋态进入和高自旋态离开反应.通过对2个体系反应活化能的比较,Fe_2+NO体系更易进行.