反应密度泛函理论的构建与初步应用

提高化学反应的选择性和转化率是发展绿色化学的重要内容。大部分化学反应都在溶液中发生,溶剂对于反应速率、平衡过程甚至反应机理都有重要的影响。溶剂效应对化学反应影响的理论研究比较缺乏。综述了近年来发展的理论模型及最近本课题组提出的反应密度泛函理论,分别介绍了反应密度泛函理论在水相、有机相、界面体系和限域体系中的应用,分析了不同反应溶剂结构对化学反应自由能分布的影响,总结了溶剂效应的影响机制,最后展望了自洽反应密度泛函理论的构建、反应-扩散耦合研究、聚合物反应密度泛函理论及反应密度泛函理论在反应溶剂筛选、界面反应和电解液设计中的应用。     

密度泛函理论计算在荧光材料研究中的应用

密度泛函理论是一种基于量子力学原理的电子结构计算方法,已经成为材料科学和化学领域中重要的计算工具之一。在荧光材料研究中,密度泛函理论计算可以确定晶体结构,计算材料的的能带结构、态密度等信息来帮助研究人员理解荧光材料的本质和特性,为材料的设计和优化提供依据,同时基于密度泛函理论计算的高通量计算可以快速评估大量材料的性质,加快新材料的开发过程,降低研究成本。本文介绍了密度泛函理论计算在荧光材料研究中的应用,并探讨了其未来发展前景。     

自由发泡聚氨酯硬泡密度理论计算及其应用

通过对聚氨酯硬质泡沫塑料发泡机理的分析，提出了泡沫密度的理论计算模型，建立了泡沫密度与发泡剂量等因素的关系式，并就其实际应用进行了探讨。     

密度泛函理论计算在Fenton技术研究中的应用

Fenton技术在废水治理方面的应用日益成熟,但反应机理仍不十分明确.目前,对Fenton技术反应机理的研究中,基于密度泛函理论的量子化学计算方法发挥了重要作用.简述了密度泛函理论计算(DFT)在计算精度和速度方面的优势,介绍了可实现密度泛函理论计算的软件的功能及特点.对均相铁基催化剂、非均相铁基催化剂、多种金属混合催化剂等不同种类铁基催化剂的模拟过程进行了简要介绍,综述了密度泛函理论计算在预测类Fenton催化剂特殊结构、模拟不同污染物在不同条件下的降解过程、解释非均相催化剂表面催化机理与催化特性、揭示Fenton反应机理实质等方面的应用,展望了密度泛函理论计算在阐明不同污染物降解机理、辅助水处理新技术与新型类Fenton催化剂的开发等方面的应用前景.     

变换催化剂的密度泛函理论研究进展

综述近年来采用密度泛函理论开发水煤气变换催化剂的研究进展,重点讨论采用密度泛函理论模拟催化吸附、反应机理、晶面择优、催化剂掺杂结构等方面的研究,为变换催化剂的设计开发提供理论依据。密度泛函理论如今已经成为量子化学领域应用最为广泛的计算方法,是今后开发、改良催化剂的重要手段。     

密度泛函理论中的界限研究

自从密度泛函理论建立以来 ,已被广泛成功地用来处理原子、分子和晶体的结构 ,然而严格的能量泛函至今还没有建立 ,因此密度泛函理论中的界限研究就成为一种重要的研究方法 ,通过对界限的研究 ,为寻找近似泛函和严格的泛函指明方向。本文简要介绍密度泛函理论的基础和近几年作者在密度泛函理论中的界限研究所取得的进展。     

聚丙烯及聚苯乙烯发泡体系熔体密度的研究

通过高压毛细管流变仪测量聚丙烯发泡体系的PVT关系,得到一定压力和温度下聚丙烯发泡体系的熔体密度,用于分析发泡体系的毛细管流变特性。与聚苯乙烯和高冲击强度聚苯乙烯发泡体系的熔体密度进行了对比,研究并分析了温度、压力、发泡剂及成核剂含量对发泡体系熔体密度的影响。结果表明:发泡体系的熔体密度均随压力的增大而提高,随温度的升高而降低;在发泡气体的临界压力处,发泡体系的熔体密度产生突变;高压下,发泡剂与成核剂含量对熔体密度的影响很小。     

抑制剂在铜表面吸附机理的实验与理论研究进展

简述了近年来腐蚀抑制剂在Cu互连化学机械抛光(CMP)中的应用研究进展,分析了包括电化学、光谱学以及密度泛函理论与分子动力学计算等实验和理论手段在抑制机理研究中的应用.展望了Cu互连CMP中腐蚀抑制研究的趋势.     

催化还原脱硝的密度泛函理论研究进展

随着工业化进程的加快,NOx的排放量不断增加,对环境和人体健康造成了严重影响。脱除NOx的方法较多,目前工业上常用的催化还原脱硝（SCR）的脱除方法。随着理论化学的不断完善及计算水平的不断提高,利用密度泛函理论研究催化脱硝过程已经成为认识SCR催化过程机理的重要手段。本文综述了运用密度泛函理论进行SCR研究的进展。     

新型多孔聚酯纤维的制备

介绍了一种制备发泡聚酯纤维的方法,并研究了处理工艺与多孔结构的影响。通过光学显微镜结果分析及计算,研究了加压压力、加压时间、发泡温度及发泡时问等参数对纤维中气泡密度的影响。结果表明,在其他工艺条件不变的情况下,发泡聚酯纤维中气泡密度分别随着压力、加压时间、发泡温度和发泡时间的增加而增大。其中发泡时间大于10 s后,时间对气泡密度无明显影响。     

Development of 3D polymer DFT and its application to molecular transport through a surfactant‐covered interface

We have developed a three‐dimensional polymer density functional theory (DFT) and applied it to predict the thermodynamic and structural information of molecular transport through a surfactant‐covered interface. The green recursive function method has been employed to consider the chain conformation effect. The reference ideal gas method has been developed, extending it from molecular DFT to polymer DFT, with a universal form to calculate thermodynamic properties such as the grand potential and free energy. We have demonstrated the accuracy of the theory by comparing it to available simulations. Furthermore, we have applied the theory to predict the free energy barrier and density profile of molecular transport through a surfactant‐covered interface. The free energy profile provides reasonable predictions of the transition velocity, while the density profile gives insight into the microstructural information of the transport process, which is consistent with the available molecular simulations. © 2017 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 63: 238–249, 2018     

复合型导电高分子泡沫的研究进展

综述了以热固性高分子和热塑性高分子为基体的复合型导电泡沫的制备方法,主要包括化学发泡法、物理发泡法和导电填料浸渍泡沫法等。总结了复合型导电高分子泡沫对温度等外场的响应行为,并对材料的应用前景进行了展望。     

2-羟乙基吡啶的密度泛函理论研究以及溶剂化效应

以甲醛与2-甲基吡啶生成2-羟乙基吡啶为模型反应,采用密度泛函理论模拟计算了2-甲基吡啶与甲醛的反应机理,并用连续介质-类导体屏蔽模型(COSMO)研究了反应体系分别在不同溶剂中的溶剂化效应。通过分析确认了在水溶液条件下该体系的主要反应路径。     

神经网络在炸药晶体密度预测中的应用

运用密度泛函理论,在DFT-B3LYP/6-31G·的水平上对16种炸药分子进行全分子优化,并进行频率振动分析,分析了求得各个炸药分子量化结构参数,结果表明,平均极化率、平均四极矩和偶极矩与炸药密度有较好的相关性.结合人工神经网络算法,用以上3种参数作为描述符,构建炸药密度的网络预测模型.预测结果表明,预测值与文献值的最大相对误差为6.6%,最小相对误差为0.47%,说明神经网络可以用来预测炸药密度.     

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。     

微孔发泡成核理论新进展

运用经典成核理论解释了微孔发泡成核过程，指出在一定条件下，实验数据和运用经典成核理论计算的结果存在明显的偏差。综述了经典成核理论模型以及对该理论进行改进的相关措施，拓展了理论研究领域。     

用静电势电荷预测达格列净衍生物溶解度和光谱

基于密度泛函理论(DFT)和密度泛函活性理论(DFRT)和方法(MO6-2X/6-31+G**),利用软件Chemoffice 2004分子建模,用Gaussion 09W软件优化分子结构,用ACD Lab 6.0软件预测新型降糖药达格列净分子及其衍生物分子的水溶液溶解度参数等,优化了16种降糖药达格列净及其衍生物的结构,得到了桥头O原子的密立根电荷(Mul-O),桥头O原子的自然原子轨道电荷(NBO-O),桥头O原子的静电势电荷(ESP-O)和桥头O原子的海秀巴赫电荷(HIR-O)。探讨了常见的10类基组和泛函对ESP电荷值的影响。对比分析其它种类电荷数据发现,桥氧原子的ESP-O电荷与达格列分子及其衍生物水溶液的分子溶解度存在较强烈的线型关系(y=3.699+24.66x,R=0.929)。基于密度泛函理论与方法(DFT B3LYP/sto-3 g),对比展示了药达格列净及其单取代衍生物的三大分子吸收光谱(红外光谱,拉曼光谱和紫外吸收光谱)的差异,并表征了它们的峰位和峰型。     

基于葫芦脲超分子作用的研究方法

综述了以葫芦脲为主体的超分子作用的主要研究方法,包括荧光光度法、核磁共振氢谱法和密度泛函理论计算法。