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.     

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。     

沙林的密度泛函理论研究

本文应用密度泛函理论的B3LYP方法,在6-31G(d)基组水平上对沙林分子进行了研究,计算得到了沙林分子的稳定构型及其红外光谱。分析后发现,根据分子振动类型的不同,可将红外光谱划分为(0~1300)、(1300~1450)、(1450~3000)和(3000~4000)cm-1 4个区域,且红外光谱中实际振动峰的数目小于简正振动的数目。     

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...     

基于密度泛函理论计算的丙烷脱氢动力学

采用乙二醇还原法制备了Pt颗粒粒径为6 nm的Pt/Al2O3催化剂,借助密度泛函理论(DFT)计算的动力学参数,建立了Pt(111)面上的微观反应动力学模型,并在此基础上建立了Pt(111)面上的Langmuir-Hinshelwood Hougen-Watson(LHHW)模型。结果表明:丙烷脱氢对丙烷的反应级数是1.00级,对氢气的反应级数是-0.51级;反应的表观活化能约为80 kJ/mol;在Pt(111)面上,氢原子是最丰富的表面吸附物种,丙烷脱氢速率受第二步脱氢控制。     

乙烷在单壁碳纳米管中的密度泛函理论研究

Density functional theory(DFT)is used to calculate adsorption of thane molecules in single walled carbon nanotubes,A comparison of DFT calculations and grand canonical ensemble Monte Carlo(GCMC)simulations is made first and the two methods are in good agreement.Adsorption isotherms and structures of ethane molecules inside the tubes have been studied by DFT for nanotubes of diameters 0.954, 2.719 and 4.077nm at 157K and ambient temperature,300K,By using the grand potential,the positions of phase transitions are exactly located,and the effect of temperature and tube diameter on phase transitions and adsorption is discussed.We found that lowering temperature and increasing the pore size of several nanometer is preferable for the ethane adsorption when temperature is in the range of 157K-300K and operating pressure reaches several MPa.Layering transitions and capillary condensations are observed at 157K in two larger pore diameters,while these phase transitions disappear or the hysteres is loops become very narrow at 300K.     

香兰素的密度泛函理论研究

本文应用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6-31G(d)基组水平上对香兰素进行了研究,计算得到了分子的稳定构型,并对其进行了频率分析,然后利用Gaussview图形软件将频率分析数据转换为红外振动光谱,结果表明,香兰素分子构型属C1点群,分子构型呈现出良好的对称性。对红外振动光谱分析后发现,按照分子振动模式的不同可将光谱划分为4个区域,即0~400、400~1333、1333~1640和1640~4000cm-1。此外,文中对各条谱峰的认定和归属等问题进行了详细讨论,发现红外光谱中振动峰的实际数目远小于简正振动的数目。     

对乙酰氨基酚的密度泛函理论研究

本文应用密度泛函理论的B3LYP方法,在6-31G(d)基组水平上对对乙酰氨基酚分子进行了理论计算,得到了分子的稳定构型及其红外光谱。分析后发现,根据分子振动类型的不同可将红外光谱划分为(0～500)cm-1、(500～3000)cm-1和(3000～4000)cm-1 3个区域。此外,由于存在简并和无红外活性的现象,红外谱中实际谱线的数目小于实际简正振动的数目。该研究有助于更好的了解对乙酰氨基酚的结构特点和红外光谱特性,为对乙酰氨基酚的实际运用提供一定的理论指导。     

钒钛基SCR催化剂密度泛函理论计算研究进展

从基本结构模型和相关化学反应两大方面综述了选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂密度泛函理论(DFT)计算的研究现状,对理论模型构建方法、基于理论计算的催化剂表面特性以及相关化学反应机理进行了总结。负载型周期性结构模型更接近真实催化剂表面结构,其计算结果与实验的可对照性更强。钒氧化物(VOx)在Ti O2(001)面上负载时体系结构最稳定,以类似表面重构的结构或延伸Ti O2晶体结构的形式与Ti O2载体键合。V多以四面体配位形式存在,V-O-V和V-O-Ti是重要的活性位点。NH2NO是SCR反应过程中的重要中间体,存在多种生成路径。SCR催化剂表面零价汞(Hg0)氧化生成Hg Cl2的反应遵循Langmuir-Hinshelwood机理。     

钒钛基SCR催化剂密度泛函理论计算研究进展

从基本结构模型和相关化学反应两大方面综述了选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂密度泛函理论(DFT)计算的研究现状,对理论模型构建方法、基于理论计算的催化剂表面特性以及相关化学反应机理进行了总结。负载型周期性结构模型更接近真实催化剂表面结构,其计算结果与实验的可对照性更强。钒氧化物(VOx)在Ti O2(001)面上负载时体系结构最稳定,以类似表面重构的结构或延伸Ti O2晶体结构的形式与Ti O2载体键合。V多以四面体配位形式存在,V-O-V和V-O-Ti是重要的活性位点。NH2NO是SCR反应过程中的重要中间体,存在多种生成路径。SCR催化剂表面零价汞(Hg0)氧化生成Hg Cl2的反应遵循Langmuir-Hinshelwood机理。     

GaN-MOVPE寄生反应的密度泛函理论研究

利用量子化学的密度泛函理论,探讨了TMG(Ga(CH₃)₃)/NH₃/H₂体系中的气体反应机理,特别关注了氨基物DMGNH₂的形成及其后的纳米粒子形核路径。通过计算不同温度下不同反应路径上Gibbs自由能的变化,从热力学和动力学两方面分析纳米粒子形核可能的产物。研究发现当T<622 K时,氨基物DMGNH₂可由加合物TMG:NH₃脱去CH₄生成,也可由TMG和NH₃双分子碰撞直接生成;当T>622 K时,氨基物DMGNH₂直接由TMG和NH₃双分子碰撞反应生成。当 662.5 K<T<939 K时,二聚物[DMGNH₂]₂相继脱去CH₄,变成[MMGNH]₂的反应容易发生。当389 K<T<734.7 K时,三聚物[DMGNH₂]₃相继脱去CH₄,变成[MMGNH]₃的反应容易发生。对于[MMGNH]₂和[MMGNH]₃相继脱去CH₄的反应,因为所有反应的ΔG>0,所以很难生成[GaN]₂和[GaN]₃。因此认为[MMGNH]₂和[MMGNH]₃是GaN-MOVPE低聚物纳米形核最可能的产物。     

经典密度泛函理论在双电层超级电容器研究中的应用

提高储能密度是目前超级电容器研究的重点,它取决于电极材料与电解液界面结构。本文介绍了经典密度泛函理论（CDFT）研究固液界面结构的基本原理以及在多孔电极材料中电解液溶液的热力学和动力学性质研究等进展。CDFT是一种基于统计力学的理论方法,被广泛应用于表界面效应、吸附、溶解等研究,在保证相同计算精度的前提下,具有比分子模拟更高的计算效率。CDFT可以系统地研究多孔材料孔径、孔几何形貌、表面官能团,电解液离子大小、化合价、组成以及溶剂种类、浓度等因素对超级电容器性能的影响,进一步发展考虑反应-传递性质的CDFT,可以为设计新型电极材料和筛选电解液提供理论依据。     

NO2和SO3氧化聚苯硫醚的密度泛函理论计算

通过密度泛函理论(Density Functional Theory, DFT)中的B3LYP-D3/6-31G(d,p)方法研究二氧化氮(NO2)、三氧化硫(SO3)氧化聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide, PPS)生成亚砜与砜结构的过渡态,并使用内禀反应坐标(Intrinsic Reaction Coordinate, IRC)确认其连接的反应物和产物,考察了PPS被氧化的反应路径,指出反应中分子几何结构与原子电荷的改变,揭示了NO2, SO3 氧化PPS滤料的微观机理。在此基础上,进一步计算不同温度下PPS氧化过程中的自由能垒,通过反应速率常数与半衰期定量比较NO2, SO3氧化PPS的能力。结果表明,在180~220℃范围内,SO3氧化PPS生成亚砜的反应速率常数是NO2的107倍;SO3氧化亚砜结构生成砜结构的反应速率常数是NO2的104倍,即SO3对于PPS分子链上S原子的氧化能力远强于NO2;在实际环境中NO2除了直接氧化PPS外,还可能存在能垒更低的反应路径。     

四种白藜芦醇含氮衍生物的密度泛函理论计算

采用密度泛函理论(DFT) B3LYP-D3方法,对四种白藜芦醇含氮衍生物的分子结构、红外光谱、电子吸收光谱及抗氧化活性进行计算研究。计算结果表明,甲氨基更有利于增强衍生物分子结构中A,B苯环共平面性,扩大了分子的π共轭体系。四种化合物电子吸收光谱最大吸收峰具有电子的π-π*跃迁特征,在溶剂的作用下,λ_(max)红移了15～17 nm,但随着溶剂极性的增大,λ_(max)变化不明显。四种含氮衍生物电离能(IP)和能隙(E_(gap))均低于白藜芦醇,具有更好的抗氧化活性。     

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。     

大环化合物密度泛函理论研究

运用量子化学密度泛函理论B3LYP/6-31G*方法对脱苯[15]轮烯和脱氢苯吡啶[15]轮烯进行了优化,用含时密度泛函(TD-DTF)计算其吸收光谱,结合前线分子轨道讨论吸收波长不同的原因。结果表明,三种构型的分子为平面共轭分子,分子Ⅰ的苯环被吡啶环取代成分子Ⅱ和Ⅲ,分子Ⅲ的最大吸收波长最长;分子Ⅱ最大吸收波长最短。     

TADFIW水解反应机理的密度泛函理论

应用密度泛函理论(DFT)在B3LYP/6-31G(d,p)水平下对四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷(TADFIW)甲酰基的水解反应机理进行了研究.结果表明,TADFIW上的甲酰基水解时,甲酰基被质子化,碳氧双键中的氧原子带有负电荷0.619 e,碳原子带有正电荷0.471 e,亲核试剂水分子进攻质子化甲酰基的碳原子,同...     

第一性原理计算在固态电解质研究中的应用

锂离子电池具有比能量高、工作电压高、循环寿命长、工作温度范围宽等优点,是目前使用最广泛的移动能源存储装置。使用固态陶瓷材料替换传统的液态有机电解质可以提高锂电池的安全性能。对固态电解质材料进行设计与研究,有助于推动全固态锂电池技术的发展。应用第一性原理计算可以方便地获知材料的微观晶体结构、基态能量、物理化学性质等信息,在固态电解质材料研究领域获得了广泛的应用。对第一性原理计算模拟在锂离子电导率、材料热力学稳定性、动力学稳定性、电化学稳定性方面的应用进行了介绍,对计算模拟今后的重点突破方向做了展望。     

新药萘夫西林药理性质的密度泛函研究

使用密度泛函理论(DFT),在B3LYP方法和6-31+G(d)基组上,对抗菌消炎新药萘夫西林分子进行结构优化,对其分子构型、偶极距、红外光谱、紫外光谱、NBO电荷分布进行了分析。结果表明,萘夫西林发挥其药理和毒理作用的最大可能部位在酰胺基的N原子上。     

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。