氯化铁卟啉和氯化四苯基铁卟啉的密度泛函量子化学计算研究

用密度泛函B3LYP／STO-3G^＊和B3LYP／6-311＋（2d,2p）量子化学计算方法对两个铁卟啉分子FePCl和Fe（TPP）Cl进行了几何结构优化和单点计算研究,根据计算结果对这两个铁卟啉分子的结构、电荷密度和自旋密度分布做了详细分析,数据表明有部分自旋密度由Fe原子向卟啉环转移,同时有部分电子由卟啉环向Fe原子迁移。对它们的分子轨道结构也做了详细的讨论,根据计算的相关数据和分子轨道特征分析了铁卟啉活性中心的性质并讨论了其催化活化分子O2的机理,为氯化铁卟啉活化氧催化相关有机分子氧化反应机理研究提供了理论基础。     

比较不同基函数下氯化四苯基铁卟啉的B3LYP计算研究

用Gaussian98W程序的密度泛函B3LYP方法,在STO-3G~*、6-31G(d)、6-31G(2d)、6-311G、6-311G(2d,2p)水平,对血红素模拟物氯化铁卟啉分子Fe(TPP)Cl进行了汁算,对分子的结构、电荷密度和自旋密度分布傲了详细对比分析。4个较大基函数计算的能级情况接近,相对较小的6-31G(d)基函数就可以得到较好的计算结果,并且计算时问比用6-311G(2d,2p)基函数少很多。4个较大基函数计算的分子轨道结构几乎完全相同,但6-311G(2d,2p)得到的能级次序与其他大基函数稍有不同。6-311G类基函数的结果较6-31G类基函数有更明显的Fe-卟啉环问的电子转移。根据本文计算结果,6-31G(d)基函数可以利用较少的计算机资源在较短时间内给出不差的结果。     

新型咔唑衍生物密度泛函理论的研究

运用量子化学中的密度泛函和含时密度泛函理论法,计算1种新型咔唑衍生物,以探讨其几何构型、电子结构、前线分子轨道和电子光谱性质。计算结果表明当2-(4-吡啶基)乙烯基的反式构型与咔唑环作用时比顺式稳定,引入取代基后使化合物的HOMO和LUMO之间的能隙降低,吸收光谱红移。电子被激发时,电子从咔唑环向吡啶环转移,说明新型咔唑类化合物具有很好的光学性能,可以作为空穴传输材料。     

乙炔基双二茂铁丙烷衍生物的密度泛函理论研究

为揭示取代基对金属有机化合物乙炔基双二茂铁丙烷电子结构的影响,采用密度泛函理论方法模拟计算了乙炔基双二茂铁丙烷及其2个衍生物苯炔基双二茂铁丙烷及二茂铁炔基双二茂铁丙烷的电子结构、前线轨道、电离能(IP)以及电子亲和势(EA),并讨论了取代基对化合物能级和能隙的影响。计算结果表明,电子在基态与激发态间的跃迁,主要是发生在双二茂铁丙烷和乙炔基苯或乙炔基二茂铁之间。取代基为苯基时化合物最高占据轨道(HOMO)能级降低量小于最低空轨道(LUMO)能级降低量,因此二者之间的能隙总体降低。取代基为二茂铁基时化合物HOMO能级增加,LUMO能级降低,从而使HOMO-LUMO能隙降低。结合化合物6-苯炔基双二茂铁丙烷电子亲和势最大以及化合物6-二茂铁炔基双二茂铁丙烷电离能最小,可见苯基取代使炔基双二茂铁丙烷类化合物电子传输能力增强,而二茂铁基取代则可以使该类化合物的空穴传输能力增强,这使炔基双二茂铁丙烷类化合物在功能导电材料方面具有较好的应用前景。     

用密度泛函理论研究三价铁掺杂锐钛矿二氧化钛

采用密度泛函理论(DFT)的全势PLAPW方法,通过构造超晶胞模型,按GGA-PW91水平计算,研究Fe(Ⅲ)掺杂锐钛矿TiO_2的电子态密度、化学键性质。结果表明,Fe(Ⅲ)掺杂TiO_2后,Ti-O键长及重叠布居数发生了变化;在费米能级附近,Fe (Ⅲ)周围的O2p轨道发生分裂,并与Fe(Ⅲ)的3d轨道有较明显的重叠,导致Fe(Ⅲ)/TiO_2晶体禁带变窄。     

8-羟基喹啉衍生物密度泛函理论的研究

运用量子化学中的密度泛函理论(TD-DFT)法,在B3LYP/6-31G(d,p)水平上,理论计算两种新型的8-羟基喹啉衍生物,5-[(4-E-苯乙烯基)-苯甲亚胺基]-8-羟基喹啉(1)和5-[(4-溴-2-氟)苯甲亚胺基]-8-羟基喹啉(2).探讨化合物(1)和(2)的几何构型、电子结构、前线分子轨道和电子光谱性质.结果表明由于引入取代基使体系的HOMO与LUMO之间的能隙降低,增强了与金属铝配位的能力;电子吸收光谱与实验数据基本吻合.     

胞嘧啶-巴比妥酸分子间相互作用的密度泛函理论研究

用密度泛函理论研究了胞嘧啶(Cyt)-巴比妥酸(BA)分子间相互作用,以期从理论上预测巴比妥酸类物质对核酸可能产生的影响.在B3LYP/6-311G* *理论水平上优化复合物构型,得到5个Cyt-BA1,8个Cyt-BA2和9个Cyt-BA3稳定复合物,经基组重叠误差和零点振动能校正后,发现在3个系列中最稳定的复合物分别是Cyt-BA1-Ⅳ,Cyt-BA2-Ⅲ和Cyt-BA3-ⅤⅢ,其结合能各自为53.98,96.48和92.50 kJ/mol,相互作用能主要由氢键贡献.cyt与BA2-Ⅲ、BA3-Ⅸ以三氢键,其余均以二氢键形成复合物,其稳定性与氢键强度关系非常密切.分析自然键轨道而揭示相互作用的本质.用统计热力学求出常温下从单体形成复合物的热力学性质的变化,发现除Cyt-BA3-Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ外,Cyt与BA均可在常温下形成复合物.     

分子C_nX_4(n=28,40;X=H,F,Cl)的振动光谱的密度泛函理论研究(英文)

本文中,首先证明了nX4(n=28,40;X=H,F,Cl)分子最稳定的结构具有Td对称性.利用密度泛函理论研究了nX4的振动光谱.从频率分析中我们得到当修饰性的原子位于Td寸称性的C28X4和C40X4的势能面上的4个顶点时,分子的能量具有最低值.我们还将CnX4(n=28,40;X=H,F,Cl)和CX4的振动光谱进行对比,得出笼的骨架振动.频率分析中具有最大波数的频率对应分子的笼骨架振动,所以对于C28X4(X=H,F,Cl)或C40X4(=H,F,Cl)来说,修饰原子的改变对这个频率值基本上没有影响.但是碳笼骨架上碳原子数的改变对这个频率的影响非常大.     

CO在贵金属Pt(111)表面吸附的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论研究CO在Pt(111)表面的吸附位和活化机理。研究采用三维周期结构取代以往的团簇模型,消除金属表面结构选择对计算结果的影响。结果表明,CO在不同的表面活性位吸附后C-O键有不同程度的增长,即C-O键均不同程度地削弱,从而活化CO分子。经比较吸附能、化学键参数和CO重叠布居数,发现在顶位、桥位、hcp空穴位和fcc空穴位4个吸附位中,fcc空穴位是CO的最佳活性位。通过考察原子轨道电子变化,分析CO在Pt(111)表面的吸附活化机理,得到了CO分子在Pt(111)表面吸附的σ／π键作用机理。     

CO_2在Fe(111)表面吸附的密度泛函理论研究

采用量子化学的密度泛函理论,研究二氧化碳在Fe(111)表面的可能吸附态(M1-M5),计算出稳定的吸附构型和吸附能.结果表明,当CO2的O与表面形成强O-Fe双吸附键(M2,M5)时,吸附能最大,为强化学吸附;形成较弱双吸附键C-Fe及配位键O-Fe(M3)时,吸附能次之;当CO2垂直底物表面吸附(M4)时,氧原子只能与Fe原子形成单键,吸附力很弱,为弱物理吸附;在M1吸附模式中,CO2分子的C原子吸附在Fe原子上,M1的吸附能也不太大,约为1.87 ev,属于弱化学吸附.Mullik-en电荷计算表明,当吸附分子CO2电荷愈负,与底物的吸附力愈强,与吸附能的计算结果相一致,同时由于电子转移形成CO2x-,导致金属失去电子而易被腐蚀.     

卟吩结构的HARTREE-FORCK和密度泛函研究比较

采用传统的Hartree-Fock(HF)从头算和密度泛函中的B3LYP和B3PW91方法,选择了不同基组水平(STO-3G,3-21G和6-31G~*)对卟吩结构进行了全几何优化,并对得到的结果相互进行了比较,同时与实验数据进行了对照。结果表明,对于H_2P以及具有类似结构的卟啉衍生物,传统的HF方法得到的几何构型以及相关性质(核磁共振谱,NMR)并不可靠。这种体系中电子相关能是不可忽略的。在B3LYP水平上选用较小的基组3-21G得到的结果与中等基组6-31G~*差别不大,但是最小基组STO-3G得到的优化构型却是一个鞍点结构。     

吡咯两类加聚物的密度泛函计算及结构与热化学性质关系

采用B3LYP/6-31G~*方法对吡咯分子的两类加聚物体系(C_4H_4N)_n(n=1～4)进行了全优化计算,频率分析可知构型皆为稳定构型,在优化构型上计算了这两种加聚物总能量(E_T),零点能(ZPE),热容(C_p~0)和熵(S°),分析了两类加聚物的几何结构和成键特征,通过线性拟合得到了吡咯加聚物的热力学性质与聚合度n的关系,并计算了两类加聚物的反应焓变。计算表明吡咯加聚物具有稳定的链式构象,其中交错式加聚物具有更稳定的结构,吡咯加聚反应主要为交错加聚过程,可为同类化合物结构与性能关系的研究以及加成聚合反应机理研究提供方法和理论依据。     

煤基富勒烯电子性质和非线性光学性质的密度泛函理论研究

使用基于密度泛函理论的量子化学计算方法对煤基富勒烯进行了研究。重点关注由氮和硅掺杂C₆₀形成的杂化富勒烯结构。计算了这些杂化富勒烯的几何结构、稳定性、电子结构、介电常数和非线性光学性质并与未掺杂富勒烯相比较。研究发现,氮掺杂富勒烯失电子能力增强而硅掺杂富勒烯得电子能力增强。此外,根据计算结果可知掺杂可使富勒烯介电常数增大。对煤基富勒烯的非线性光学性质进行了探讨,发现氮掺杂富勒烯和硅掺杂富勒烯均具有比未掺杂富勒烯明显大的三阶非线性光学系数。     

Cr(CO)_n(n=1-5)与C_6 H_6相互作用的密度泛函研究

用密度泛函理论在B3LYP/LANL2DZ基组水平上对(η~x-C_6H_6)Cr(CO)_n(x=1-6;n=1-5)复合物体系的可能构型进行了自由优化及相互作用能的计算,研究了不同羰基数对复合物稳定性、苯和羰基铬相互作用的影响,并对苯和羰基铬相互作用进行了NBO分析。得到以下结论:(1)当n≤3时,苯与Cr(CO)_n以η~6配位;当n≥4时,苯与Cr(CO)_n以η~2配位;(2)最稳定复合物中随羰基数的增加Cr-C_(benzene)平均键长增长,最大二面角H-C-C-H偏离碳环的角度随复合物对称性降低而逐渐增大;(3)当n为奇数时,复合物相互作用主要表现为苯C-C键的π轨道和Cr-CO键的σ反键轨道;当n为偶数时,复合物相互作用主要表现为苯C-C键的π轨道或π~*轨道与Cr的孤对电子轨道;(4)复合物羰基数越多,最稳定复合物的相互作用能数值越大,稳定性越小。