噻吩低聚物能级结构的量子化学研究

用量子化学方法计算了系列 EDOT低聚物的紫外 -可见吸收光谱和前线分子轨道 ,得到了相应的能级结构参数 .与实验值进行对比发现 ,计算值与实验值具有相同的变化趋势 .计算结果表明 ,通过选择性地改变共轭主链的长度、取代基的位置和取代基的类型 ,可以规律性地改变化合物光谱性质和能级结构 .

2,4-二氟戊烷的构象与能量的理论研究

在M P 2/6-311++G**和G 3水平下,对2,4-二氟戊烷异构体的构象进行几何优化和能量计算.氟的强电负效应使构型发生偏转,同时导致了相隔超过3个键的原子间的电子相互作用.

甲烷与N_2^+反应机理的理论研究

利用量子化学理论对CH4和N2+的反应进行了理论研究,分析了反应势能面,得到了4条可能的反应通道.在所有的反应路径中,如果反应物所具有的能量较高,则路径PathP2(1),PathP2(2)和PathP3为主要反应通道,得到的产物应该是P2(CH3+N2H+)和P3(CH3++N2+H);如果反应物所具有的能量较低,则路径PathP1,PathP2(1)和PathP2(2)为主要反应通道,得到的产物应该是P1(CH4++N2)和P2(CH3+N2H+).

新型复合物Li…HF,Li…FH,Li…H_2O和Li…NH_3的一阶超极化率的从头算理论研究

在MP2/6-311++G(2df,2pd)水平上优化得到了几种小型碱金属—极性分子复合物的结构,利用有限场方法[HF,MP2,MP3,MP4(SDQ)]在15种基组上分别计算了它们的偶极矩(μ),极化率(α0),各向异性极化率(Δα)和一阶超极化率(β0).在MP4(SDQ)/6-311++G(2df,2pd)理论水平上,各复合物分子一阶超极化率分别为:Li…HF,β0=3957.575 a.u.;Li…FH,β0=12939.614 a.u.;Li…NH3,β0=34881.899a.u.;Li…H2O,β0=39820.410 a.u..而分子HF,NH3,H2O的一阶超极化率的值分别为1.224 a.u.,35.560 a.u.,20.130 a.u..结果表明,复合物分子中的额外电子对分子非线性光学性质有巨大的贡献.

聚偏二氯乙烯构象分布的理论研究

在MP2/6-311++G**水平下,对2,2,4,4-四氯戊烷与2,2,4,4,6,6-六氯庚烷旋转异构体构象进行几何优化和能量计算.结果表明,对于2,2,4,4-四氯戊烷,采用gauche-gauche排列的旋转异构体的能量较低;2,2,4,4,6,6-六氯庚烷旋转异构体中,采用trans-gauche-trans-gauche排列的构象能量较低.反之,完全采用trans-trans排列的旋转异构体构象能量较高,不稳定.通过比较模型分子不同旋转异构体构象的能量差值可以得到一级和二级特征的相互作用能差,进而计算统计权重参数.在此基础上,应用计算得到的模型分子的几何构型与统计权重参数,分别构建针对—CH2—和—CCl2—中心的聚偏二氯乙烯的6态旋转异构态模型.通过旋转异构态模型可以计算聚偏二氯乙烯分子中各种构象的分布.

两个典型氧桥三核铁髥配合物[Fe_3O(O_2CCH_2OC_6H_5)_6(3H_2O)]和[Fe_3O(TIEO)_2(O_2CPh)_2Cl_3]的局域自旋和磁性质的理论探讨(英文)

用从头算波函数(UHF或UDFT波函数)代替ZILSH方法中的半经验波函数得到了ABLSH方法,接着用该方法研究了两个典型氧桥三核铁髥配合物[Fe3O(O2CCH2OC6H5)6(3H2O)]和[Fe3O(TIEO)2(O2CPh)2Cl3]的局域自旋和磁性质。通过计算得到的局域自旋结果和前人的具有可比性,同时所得的磁交换耦合常数和实验值很吻合。该方法可作为研究海森堡型磁性系统(HM)的新工具。

电子碰撞亚稳态氦电离截面的计算

在电子和激发态原子散射的物理过程中，靶的连续态是非常重要的通道，我们使用等价局部光学势模型计算了从电离阈值到２００ｅＶ能量范围的氦的２３Ｓ亚稳态的电离截面，并同实验结果作了比较。

化学洛仑兹系统中的内部分子涨落

化学混沌作为混沌动力学研究的重要内容，无论从理论上还是在实验上都已做了大量工作．理论方面的兴趣主要集中在构造内部具有合作竞争机制的反应网络，探讨以质量作用原理为基础的宏观唯象方程中具有确定性混沌的基元反应．化学混沌动力学中的一些更为深入的问题如确定性...

水杨醛缩乙二胺双席夫碱及其Ni(Ⅱ)配合物的电子结构和非线性光学性质的INDO/CI研究

采用量子化学ab initio HF方法，在6-31G（d）基组水平卜，对水杨醛缩乙二胺类双席夫碱及其Ni配合物体系进行几何构型优化．以优化的稳定构型为基础，利用INDO／CI方法计算体系的电子光谱，同时用ZINDO-SOS方法给出该系列分子二阶（βijk）和三阶（γijk）非线性光学系数．计算结果表明，共轭性增强有助于增大分子的二阶及三阶非线性光学系数，双席夫碱化合物1的β和γ值分别为35．54×10^-30和-1．20×10^-34 esu，而共轭桥为萘环的化合物4的β和γ值分别为54．22×10^-30和2．00×10^-34 esu，端部引入苯并环的化合物5的β和γ值增加幅度更大．对应的金属Ni（Ⅱ）配合物的β值增加较明显，为配体的1．7～10．8倍，γ值也有不同程度的增加．

X…H_2O(X=Li,Na,K)非线性光学性质的从头算研究

在MP2水平上采用6-311G基组计算了van der Waals复合物X…H2O(X=Li,Na,K)的非线性光学性质(μα,β),讨论了基组效应和电子相关效应对计算结果的贡献．在MP2／6-311++G(2df,2pd)水平上计算得到的三个复合物分子X(X=Li,Na,K)…H2O的非线性光学性质．结果表明,三种复合物分子均具有巨大的一阶超极化率,其中最外层电子的弥散特性对一阶超极化率有很大的影响．

非对称笼间电子迁移异构体与电场诱导电子迁移

基于密度泛函理论研究了非对称双笼型单分子溶剂化电子e-@C24F22(NH)2C20F18(1、2和3),进一步展示了我们提出的一种新型电子异构体——(非对称型的)笼间电子迁移异构体.1、2和3具有显著不同的偶极矩.由于都存在两个氧化还原中心,它们属于一种非金属型的新型Robin-DayII-III分子.对于1和3,额外电子分别定域在C24F22和C20F18笼里(Robin-DayII);对于2,额外电子则离域于两个非对称的笼中(Robin-DayIII).值得注意的是,在y轴方向上外加-0.0004和-0.0008a.u.的临界电场(Ec)时可分别使1的额外电子从C24F22笼中部分和全部地迁移到C20F18笼中,即实现从1到2再到3的转化;当Ec为0.0004a.u.时,3的额外电子从C20F18笼中全部迁移到了C24F22笼中,即3未经过2直接转化成了1.

有限长单壁碳纳米管的受压频移

使用第一原理密度泛函计算方法,我们研究了(5,5)有限长单壁碳纳米管(FSWNT)在气相条件下,结构的变化对振动模式(红外强度和拉曼活性)的影响.我们得到了与无限长单壁碳纳米管(SWNT)有差异的拉曼频谱,发现了A_(1g),E_(1g)和E_(2g)的不同频移特征,并对其原因进行了解释.当结构压缩到1.5 A时,我们得到了一个双管的FSWNT结构,它也具有一个呼吸模(409.26 cm^(-1)),而释放"压力"之后,FSWNT不同于SWNT之处在于其不能恢复到理想的D_(5d)对称性结构,我们得到了一个新的具有C_(2h)对称性的稳定的两端半封闭的FSWNT,其也具有一个明确的呼吸模(365.01cm^(-1)).并且,我们发现了稳定的D_(5d)和C_(2h)对称性结构的不同的电子布居特征.

生物膜电极在以苯酚为燃料的微生物燃料电池中的应用

以苯酚为燃料,生物膜电极为负极,Ti/SnO2-Sb2O5/PbO2电极为正极,构建了双室微生物燃料电池.利用微电流驯化法和自然驯化法分别制备了生物膜电极,研究了微生物的挂膜方法、挂膜时间和负极基底材料种类对微生物燃料电池产电能力的影响.结果表明,微电流驯化法优于自然驯化法,微电流驯化法制备的生物膜电极更利于电池的产电;微生物的挂膜时间为8 d时,电池的产电能力最高,其最大输出功率密度达到39 mW/m2;不同基底材料生物膜电极所组建的微生物燃料电池产电能力高低顺序为碳毡>石墨>钛网>泡沫钛。

配体数与电子化物的一阶超极化率的碱金属原子序数依赖性

用MP2方法得到单配位电子化物M—X(M=Li,Na,K;X=NH3,NCH,HF)和二配位电子化物M—(FH)2(M=Li,Na,K)的几何结构.使用高水平的QCISD/6-311++G(3df,3pd)计算了它们的一阶超极化率β0.在单配位的电子化物中,单调的一阶超极化率的碱金属原子序数依赖性未表现出来,而二配位电子化物M—(FH)2(M=Li,Na,K)的β0值随着碱金属原子序数的增加而增加,这与文献报道的四配位相关体系的情况一致.这表明,电子化物中配位数与一阶超极化率碱金属原子序数依赖性相关.

链式多Li掺杂分子H（HCN—Li）nH（n=1—6）的NLO性质及链长依赖性

对链式多Li掺杂体系H（HC==N-Li）。H（n=1～6）的结构与性质进行了研究．发现随着链长n的增大，体系中有两类分子出现．当n=1，2时，由于额外电子轨道是空的，从而形成了Li盐分子；而当n=3～6时，额外电子轨道是占据的，从而形成了具有大范围额外电子云的多Li电子化物分子．对于系列体系H（HC—N—Li）。H（n=1—6），其非线性光学（NLO）性质的依赖性呈现阶梯式增长的规律，即静态第一超极化率风的次序为2179，2776（n=1，2）〈5492，5487（n=3，4）〈15235，15377（n=5，6），表明增加Li原子掺杂数是提高NLO响应的新途径．

锐钛矿型TiO_2表面吸附甲醛的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论优化了锐钛矿型TiO2(001),(110)和(100)晶面结构,发现(001)晶面能量最低.通过对甲醛吸附到(001)面的6种初始猜测方式的几何优化,发现从甲醛H—C—O侧面吸附方式为最稳定的吸附方式,吸附能最大,发生了化学吸附.吸附后甲醛中C—H键增长,键变弱,C—O键缩短,键增强.甲醛中C原子与邻近层Ti和O原子间电子云发生重叠,有新的Ti—O和Ti—C键生成.吸附前后锐钛矿型TiO2(001)能隙从2.88 eV降低为2.50 eV,光催化吸收波长从431增加到496 nm.

TiO2表面吸附三氟乙酸的密度泛函理论研究

探求全氟羧酸(Perfluorinated Carboxylic Acids,PFCAs)的降解方法及其降解机理是当前亟待解决的问题.基于密度泛函理论的Materials Studio(MS)程序包中的CASTEP计算程序,优化了锐钛矿TiO2(101),(001),(110),(210);金红石TiO2(110),(001),(101),(210)和板钛矿TiO2(210),(101),(001),(110)晶面的几何结构,结果发现锐钛矿(101)晶面、金红石(110)晶面和板钛矿(210)晶面的能量最低,为最稳定的吸附面.对在最稳定三种TiO2吸附面上吸附三氟乙酸(Trifluoroacetic Acid,TFA)的18种吸附方式优化结构的吸附能计算表明,TFA被垂直吸附在板钛矿型TiO2(210)表面且羧基端H被Ti原子吸附的吸附方式吸附能最大,吸附结构最稳定,为TFA在TiO2表面吸附的最佳方式.分态密度计算表明,板钛矿(210)面与TFA间存在弱的共价相互作用,吸附后其表面结构的带隙因TFA中的O和F的2p轨道进入,带隙由吸附前的3.06 eV降低到吸附后的2.80 eV,光催化吸收波长由吸附前的385 nm增加到吸附后的443 nm,提高了可见光的吸收效率.

磁性体系的定域自旋研究:模型化合物HHeH

根据Davidson和Clark的定域自旋(LocalSpin)理论的计算方程,将它们改写为简单易行的矩阵代数形式的方程,并根据这些方程编写了一个计算磁性体系定域自旋的程序.为了验证程序的正确性,在相同的计算水平下,计算了O2和NO的定域自旋结果并把它们和Davidson和Clark的做了比较,结果证明程序的可行性.进而针对简单模型磁性化合物HHeH,计算它的定域自旋结果和磁交换耦合常数J,探讨它们与体系几何参数之间的关系.

锂掺杂胺化物中氮原子配位数效应对结构和非线性光学性质的影响

采用MP2/6-311++G(d,p)方法得到了含有不同氮原子配位数的系列锂掺杂胺化物的几何结构,并使用MP2/6-311++G(2d,p)方法计算了该系列的非线性光学性质.结果表明:相对于未掺杂体系,锂掺杂极大地增加了体系的一阶超极化率(β0),其中1的β0值是掺杂前的3238倍;体系的β0随着氮原子配位数的增加而显著增加,具有3个配位氮原子的1的β0值达到2.8×105a.u.另外,频率依赖的一阶超极化率(β(ω;ω,0)和β(2ω;ω,0))也表现了同样的趋势.

[2Fe2S]铁硫蛋白活性中心模型[Fe_2S_2(SR)_4]^(2-)(R=—H,—CH_3)的局部自旋探讨

为了检验Davidson和Clark的局部自旋原理对铁硫蛋白簇合物的可行性,[Fe2S2(SR)4]2–(R=—H,—CH3)模型被选为研究对象.该目的可通过计算这些体系的局部自旋期望值<SA·SB>,<S2A>和mA,并讨论它们与Heisenberg自旋模型(HSM)和Noodleman对称破缺理论之间的联系来实现.在具体的计算中采用了自旋非限制Hartree-Fock(UHF)和自旋极化密度泛函(Spin-polarized DFT)方法,同时比较它们的计算质量.此外,采用多种方案计算了它们的交换耦合常数,并同前人的结果作了比较.