[Fe(O)OH]~⊕活化甲烷反应的理论研究

采用密度泛函理论研究了气相中[Fe(O)OH]⊕与甲烷的反应机理。用B3LYP方法优化了势能面上各反应路径的过渡态和中间体等各驻点的结构,并通过振动分析和内禀反应坐标法对过渡态和中间体进行了确认,计算提出了两条可能的反应路线,揭示了[Fe(O)OH]⊕与甲烷的反应机理,同时对反应中存在的势能面交叉现象进行了研究,确定了最低势能交叉点处的作用机制。     

[Ir(H)(OH)]~+活化甲烷的密度泛函理论研究

对[Ir(H)(OH)]+活化甲烷反应进行了详细的密度泛函理论研究,并与Pt(H)(OH)+/CH4以及Ir H+/CH4的反应体系进行了比较。计算结果表明[Ir(H)(OH)]+活化甲烷的反应是经一个过渡态通过一步协同反应来完成的。在整体反应过程中,我们根据Yoshizawa单点垂直计算的方法,并没有在高低自旋态的势能面上找到交叉缝,也就是说没有交叉点出现在反应路径中,反应是以自旋守恒的方式在基态三重态势能面上进行的。     

基于晶体图卷积神经网络的晶格能回归模型

晶格能是决定晶体热力学稳定性的关键物理性质,对药物多晶型稳定性的筛选具有指导意义。晶格能的获取方式通常为实验试错和基于分子/量子力学的理论计算,对于数量庞大的晶型结构,两种方法均费时费力。提出一种基于密度泛函理论（density functional theory,DFT）和晶体图卷积神经网络（crystal graph convolutional neural networks,CGCNN）的晶格能回归模型。首先采用自洽屏蔽多体色散校正的DFT方法计算晶格能,建立包含酸、醇、酰胺、氨基酸、酸酐等248种晶型的晶格能数据集;基于所建立的数据集,采用CGCNN进一步建立晶型和晶格能之间的定量回归模型,该模型训练集和测试集的MAPE分别为1.24%和5.04%,R2分别为0.9978和0.9750,表明该模型具有较好的预测效果,可以为高通量筛选稳定的晶型提供理论指导。     

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。     

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.     

径向基函数神经网络在黄磷生产中的应用

利用径向基函数神经网络从已有的炉渣分析数据中通过建模训练求得炉渣中磷含量与相关因素之间的非线性关系,从而预测炉渣中的磷含量。结果表明,径向基函数神经网络神经网络有较高的预测精度,可用于黄磷生产工艺指导。     

遗传算法在催化体系的全局结构优化中的应用

对催化体系进行全局结构优化,搜寻基态结构对预测催化剂结构、分析反应物的吸附特性、研究多相催化反应机理、构建实际反应路径等方面至关重要。遗传算法通过交叉、变异和选择等操作,模拟了自然淘汰进化过程,来搜索势能面上的基态结构。作为一种无偏优化算法,遗传算法的优化过程不依赖于输入结构,具有很强的全局搜索能力。对遗传算法在催化体系的全局结构优化问题中的应用进行了综述,介绍了遗传算法在实空间上进行全局结构优化的基本程序框架以及近年来结合并行计算、机器学习等技术发展的改进框架,并讨论了它们在团簇优化、负载型催化剂的结构优化问题上的相关应用,为遗传算法的进一步改进以及更广泛的应用提供理论指导。     

密度泛函理论在聚合物发泡领域中的应用研究进展

阐述了在发泡领域引入密度泛函理论的原因,综述了国内外对密度泛函理论的研究现状,详细介绍了密度泛函理论在高分子体系中尤其是在发泡领域中的发展与应用研究进展;总结了基于均相成核、非均相成核方法并结合不同动力学、热力学公式的创新的密度泛函模型,并对这些模型的应用进行了综述;将密度泛函模型与其他计算模型进行比对,以体现出其在聚...     

改进BP神经网络在胎面挤出参数预测中的应用

采用隐含层数为4,每个隐含层单元数为10的改进BP神经网络预测销钉机筒冷喂料挤出机的胎面挤出参数.与传统BP神经网络相比,改进算法采用惯性冲量校正、限幅输出和步长自适应解决传统算法学习速度慢且易于陷入局部最小值的问题.Matlab仿真表明,改进算法的收敛速度和收敛效果均明显比传统BP神经网络算法好.训练好的神经网络对胎面挤出过程的参数预测和试验结果间的最大误差为1%,大部分误差小于0.5%.     

Statistical machine-learning–based predictive control of uncertain nonlinear processes

In this study, we present machine-learning–based predictive control schemes for nonlinear processes subject to disturbances, and establish closed-loop system stability properties using statistical machine learning theory. Specifically, we derive a generalization error bound via Rademacher complexity method for the recurrent neural networks (RNN) that are developed to capture the dynamics of the nominal system. Then, the RNN models are incorporated in Lyapunov-based model predictive controllers, under which we study closed-loop stability properties for the nonlinear systems subject to two types of disturbances: bounded disturbances and stochastic disturbances with unbounded variation. A chemical reactor example is used to demonstrate the implementation and evaluate the performance of the proposed approach.     

用密度泛函理论研究非极性混合流体表面性质

应用密度泛函理论研究了二元非极性混合流体的表面性质.分子作为球形链处理,不同分子内的两链节相互作用以硬核Yukawa势能表示.为了避免计算中势能作用数值积分截断导致的误差,采用了合理的长程校正方法.根据微扰理论建立了流体的状态方程以计算汽液相平衡.从纯流体汽液相平衡数据回归得分子的链节作用参数ε/k、d和m_s,这些参数预测纯流体表面张力时可获得较好结果.继而引入混合参数k_ij表示不同分子链节作用情况,计算了6种非极性混合流体的汽液相平衡、表面张力、表面密度剖面.结果表明,本方法应用于二元非极性流体混合物时汽液表面张力计算值与实验值符合良好,同时显示某些二元混合流体表面区可能出现组分的相对富集现象.     

密度泛函理论在非极性纯流体表面性质研究中的应用

The density functional theory, simplified by the local density approximation and mean-field approximation, is applied to study the surface properties of pure non-polar fluids. A reasonable long rang correction is adopted to avoid the truncation of the potential. The perturbation theory is applied to establish the equation for the phase equilibrium, in which the hard-core chain fluid is as the reference fluid and the Yukawa potential is used as the perturbation term. Three parameters, elk, d and ms, are regressed from the vapor-liquid equilibria, and the surface properties, including density profile, surface tension and local surface tension profile are predicted with these parameters.     

分离过程智能化软测量软件的开发与应用

针对分离过程,从整体上提出了软测量软件开发策略以及开发过程中要注意的问题。首先采用时序MT—NT法和神经网络方法对数据进行过失误差侦破和数据校正的预处理,利用数据相关性和主元分析相结合的方法进行辅助变量选择,然后利用神经网络的智能性来建立软测量模型。利用以上算法同时采用面向对象的编程技术,开发出了对分离过程具有一定通用性的软测量软件。软件的工业实例应用表明,该软件可有效的预测过程变量,其结果可以达到工业应用的要求。     

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。     

Molecular and dissociative adsorption of a single water molecule on a β‐dicalcium silicate (100) surface explored by a DFT approach

The adsorption of water on a C₂S surface initiates belite to hydrate. In the present work, the adsorption behavior of single water molecule on a β‐C₂S (100) surface is explored using density functional theory (DFT) due to the lack of alternative approaches for direct observation. Four possible calcium atom sites on the β‐C₂S (100) surface slab are considered in our calculations. The results show that water can adsorb on the 2 five‐coordinated calcium sites only via molecular adsorption with adsorption energies of 0.59 and 0.85 eV, respectively, but can dissociate on the other 2 six‐coordinated calcium sites with higher adsorption energies of 0.96 and 0.99 eV, respectively. The energy barriers to the dissociative adsorption of water at the Ca(III) site(0.10 eV) is much lower than that at the Ca(IV) site, indicating that water prefers to adsorb and dissociate on Ca(III) sites. The dissociative adsorption of water causes more obvious surface calcium shifts and Si–O bond length increases than molecular adsorption. The dissociative adsorption of a water molecule changes the electron distribution, and the overlap between Ca 2p and O 2s orbitals leads to new Ca–O bond formations.     

Fe3O4协同H2O2气相高级氧化单质汞的机理

利用密度泛函理论分别研究了H₂O₂分子在Fe₃O₄（111）、（110）和（001）表面分解特性,并对单质汞在H₂O₂/Fe₃O₄体系的反应特性进行了研究。对比不同构型的结合能、Mulliken电荷转移和分态密度分析,详细讨论了H₂O₂分解产生羟基的规律以及Hg⁰的氧化态中间产物成键特性。结果表明：H₂O₂分子在Fe₃O₄（111）、（001） A和（110） A表面更容易分解产生羟基;不同表面产生的羟基对Hg⁰具有不同的氧化活性;Hg⁰在表面羟基的作用下可有效通过电荷转移实现氧化。对比分析了三种表面汞氧化态中间产物的脱附路径,HO-Hg-OH和Hg-OH的表面脱附是主要的反应路径。