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含氧官能团MXene(M-Ti,Y)材料用于CO_(2)、H_(2)S、COS气体传感器的密度泛函理论研究
1
作者 董华青 卓涵 +2 位作者 邓声威 姚子豪 丰枫 《传感技术学报》 北大核心 2025年第6期977-982,共6页
二维材料因其高比表面积而具有作为有毒气体传感器的巨大潜力。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了被氧官能团覆盖的MXenes系列二维材料对CO_(2)、H_(2)S和COS的吸附性能。计算结果显示,CO_(2)与Y_(3)C_(2)O_(2)和Y_(4)C_... 二维材料因其高比表面积而具有作为有毒气体传感器的巨大潜力。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了被氧官能团覆盖的MXenes系列二维材料对CO_(2)、H_(2)S和COS的吸附性能。计算结果显示,CO_(2)与Y_(3)C_(2)O_(2)和Y_(4)C_(3)O_(2)之间存在化学吸附,电荷转移的分别为0.30 e和0.31 e。COS与Ti_(3)C_(2)O_(2)和Ti_(4)C_(3)O_(2)之间存在化学吸附,电荷转移的分别为0.16 e和0.18e,计算中明显检测到这些吸附和电荷转移引起的电流变化。此外,通过分析电荷局域密度图和态密度图可以发现在被氧官能团覆盖的相同金属基MXene材料中,导电性强的MXene材料更适合做气体传感器。 展开更多
关键词 气体传感器 密度泛函理论 二维材料 MXene
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基于密度泛函理论纤维素热解机理热力学研究
2
作者 周俊杰 陈曦 +1 位作者 汤松臻 李智聪 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2025年第5期1-6,共6页
为了探究纤维素的热解机理,参考相关的实验结果,以纤维素单体模化物为研究对象,采用密度泛函理论的方法,以b3lyp/6-31++g(d,p)为基,对纤维素单体热解反应生成乙醇醛和CO_(2)小分子的反应机理进行动力学研究.纤维素单体热解生成乙醇醛和C... 为了探究纤维素的热解机理,参考相关的实验结果,以纤维素单体模化物为研究对象,采用密度泛函理论的方法,以b3lyp/6-31++g(d,p)为基,对纤维素单体热解反应生成乙醇醛和CO_(2)小分子的反应机理进行动力学研究.纤维素单体热解生成乙醇醛和CO_(2)的反应路径为纤维素单体首先开环,之后裂解生成四糖片段M2和乙醇醛P1,能垒最高为339.1 kJ/mol,四糖片段M2经过脱水形成烯酮结构后再与水分子作用生成羧基,最后发生脱羧反应生成CO_(2),能垒较高为290.1 kJ/mol,不容易发生,整个过程放出98.9 kJ/mol的热量,并对路径反应物、中间体和过渡态进行几何构型全优化,过渡态的振动和频率计算,同时进行不同温度下(400 K、600 K、800 K、1000 K、1200 K)热解过程的热力学分析,对纤维素的热解机理研究将对生物质的热裂解机理研究有重要的意义. 展开更多
关键词 纤维素 热解 密度泛函理论 反应机理
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基于密度泛函理论的乳腺癌内分泌治疗药物的振动光谱研究
3
作者 张川云 邓荣琴 +2 位作者 鲁建康 李伦 何建南 《分析科学学报》 北大核心 2025年第4期389-397,共9页
基于密度泛函理论(DFT)对两种乳腺癌内分泌治疗药物他莫昔芬片和来曲唑片的红外和拉曼光谱进行研究。首先采用DFT的B3LYP/6-31G(d,p)基组优化了他莫昔芬和来曲唑分子结构,计算出两种分子的理论红外和拉曼光谱,再与实验采集的他莫昔芬和... 基于密度泛函理论(DFT)对两种乳腺癌内分泌治疗药物他莫昔芬片和来曲唑片的红外和拉曼光谱进行研究。首先采用DFT的B3LYP/6-31G(d,p)基组优化了他莫昔芬和来曲唑分子结构,计算出两种分子的理论红外和拉曼光谱,再与实验采集的他莫昔芬和来曲唑纯品的红外和拉曼光谱进行对比分析,结果显示理论计算与实验采集的谱图吻合较好。其次,测试并分析了他莫昔芬片和来曲唑片的红外和拉曼光谱,发现两种药物的红外光谱主要为辅料乳糖的红外谱峰,而两种药物的拉曼光谱主要由其主要成分(他莫昔芬、来曲唑)与辅料乳糖的拉曼光谱组成,且他莫昔芬、来曲唑的拉曼特征峰明显。这些特征峰可成为进一步利用拉曼光谱对两种药物的主要成分进行定量分析的有效依据。上述研究结果可为发展DFT结合光谱技术在乳腺癌内分泌治疗药物快检方面的应用以及其质量监测新方法提供理论依据和技术参考。 展开更多
关键词 他莫昔芬 来曲唑 密度泛函理论 红外光谱 拉曼光谱
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基于密度泛函理论的CuO修饰MoTe_(2)传感器对变压器故障气体检测
4
作者 董翔 戴瑞成 +2 位作者 赵璧 杨林 郭祥阳 《电网与清洁能源》 北大核心 2025年第1期26-34,43,共10页
提出采用CuO修饰MoTe_(2)传感器对变压器内部的故障气体进行在线监测,并基于密度泛函理论对新型掺杂材料和不同表面反应模型开展优化计算,通过计算能带结构、态密度、差分电荷密度,深入揭示变压器中故障气体的吸附和传感机理。研究结果... 提出采用CuO修饰MoTe_(2)传感器对变压器内部的故障气体进行在线监测,并基于密度泛函理论对新型掺杂材料和不同表面反应模型开展优化计算,通过计算能带结构、态密度、差分电荷密度,深入揭示变压器中故障气体的吸附和传感机理。研究结果表明:CuO对改善MoTe_(2)的电子活性具有正向作用,并大幅增强MoTe_(2)材料对变压器故障气体的气敏响应能力,实现变压器的高精度在线监测;在CuO颗粒的修饰下,目标气体分子的吸附由弱物理吸附转变为物理化学吸附,吸附强弱的排序为C_(2)H_(2)>H_(2)>CH_(4),电子性能以及几何结构变化使得吸附后的系统产生不同的电信号,大大提高了监测灵敏度。所提计算结果为研发CuO修饰MoTe_(2)传感器提供了数据和理论支撑,以期实现对变压器的智能化在线监测。 展开更多
关键词 变压器故障气体 CuO修饰MoTe_(2) 表面改性 气体吸附 密度泛函理论
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基于密度泛函理论研究Co、Ni、As掺杂载金黄铁矿的电子结构和稳定性 被引量：1
5
作者 吴德宝 唐云 +2 位作者 李国辉 吴波 聂光华 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2025年第1期145-155,共11页
Co、Ni、As掺杂的黄铁矿晶体具有不同物理性质,会影响其载金性能和氧化行为.论文基于密度泛函理论计算,采用了CASTEP软件对载金黄铁矿以及不同晶体缺陷的载金黄铁矿进行模拟计算,以研究Co、Ni、As掺杂载金黄铁矿的电子结构,并据此分析... Co、Ni、As掺杂的黄铁矿晶体具有不同物理性质,会影响其载金性能和氧化行为.论文基于密度泛函理论计算,采用了CASTEP软件对载金黄铁矿以及不同晶体缺陷的载金黄铁矿进行模拟计算,以研究Co、Ni、As掺杂载金黄铁矿的电子结构,并据此分析其稳定性.综合半导体类型和能量分析,不同晶体缺陷的载金黄铁矿稳定性顺序为:Fe_(32)S_(63)AsAu<Fe_(32)S_(64)Au<Fe_(31)S_(64)CoAu<Fe_(31)S_(64)NiAu,即As取代的载金黄铁矿在氧化预处理时更容易被氧化.该研究可以进一步解释微细浸染型金矿中具有晶体缺陷的载金黄铁矿氧化预处理规律. 展开更多
关键词 载金黄铁矿 掺杂 密度泛函理论 氧化预处理
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Pt_(3)Co高指数晶面氧还原过程的密度泛函理论研究
6
作者 刘磊 郭瑞华 +3 位作者 王丽 王艳 张国芳 关丽丽 《无机材料学报》 北大核心 2025年第1期39-46,I0001-I0005,共13页
Pt_(3)Co催化剂是Pt基合金中氧还原反应(ORR)活性最高的催化剂,合成Pt_(3)Co高指数晶面(HIFs)是一种提高其催化性能的有效策略,但具有最高ORR活性的HIFs尚未明确,并且目前缺乏对Pt_(3)Co HIFs ORR的系统研究。本研究构建了六种不同Pt_(3... Pt_(3)Co催化剂是Pt基合金中氧还原反应(ORR)活性最高的催化剂,合成Pt_(3)Co高指数晶面(HIFs)是一种提高其催化性能的有效策略,但具有最高ORR活性的HIFs尚未明确,并且目前缺乏对Pt_(3)Co HIFs ORR的系统研究。本研究构建了六种不同Pt_(3)Co HIFs,通过从头算分子动力学(AIMD)计算证明了其稳定性,通过密度泛函理论(DFT)计算了六种Pt_(3)Co HIFs的ORR过程中间物*O、*OH、*OOH的结合能(BE),通过d带中心(εd)、Bader电荷及配位数(CN)解释了其在台阶与边缘位点BE不同的原因。同时分析了吸附原子CN与εd的关系,通过ORR自由能台阶图分析了ORR过程中的过电位(η),发现η大小主要与*OH结合能(BE-*OH)有关,其中η最小的晶面为Pt_(3)Co(211),其在台阶处的η达到了0.294 eV。本工作为高ORR活性HIFs催化剂研发提供了一定的理论依据。 展开更多
关键词 Pt_(3)Co催化剂 高指数晶面 密度泛函理论 氧还原反应
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密度泛函理论在矿物浮选领域中的应用
7
作者 姚瑶 徐世红 +2 位作者 郑仁基 孙伟 高志勇 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期1259-1274,共16页
随着密度泛函理论的持续发展以及计算机硬件性能的提高,通过理论计算从电子/原子/分子层面解析物质的表界面特性成为可能,其应用日趋广泛。本文介绍了近年来密度泛函理论在矿物浮选化学领域的研究现状及进展,主要从电子结构、晶格缺陷... 随着密度泛函理论的持续发展以及计算机硬件性能的提高,通过理论计算从电子/原子/分子层面解析物质的表界面特性成为可能,其应用日趋广泛。本文介绍了近年来密度泛函理论在矿物浮选化学领域的研究现状及进展,主要从电子结构、晶格缺陷和晶面各向异性等方面研究矿物本征性质;从药剂分子活性基团反应性、反应位点活性以及DFT和机器学习辅助浮选药剂筛选等方面评价浮选药剂性能;从吸附类型、吸附能和吸附构型等方面解析矿物与药剂间的相互作用机制。研究结果表明,密度泛函理论为矿物浮选化学领域的发展起到了指导和促进作用,未来将有更广阔的应用前景。 展开更多
关键词 密度泛函理论 矿物 浮选
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二氢杨梅素分子结构与性质的密度泛函理论研究 被引量：5
8
作者 辛国鹏 毛敏 +3 位作者 刘信平 马文涛 马杰 张煜 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2025年第1期29-34,共6页
本文基于密度泛函理论(DFT),采用B3LYP泛函结合6-31G基组上对二氢杨梅素的分子几何结构进行了优化,在此基础上以水为溶剂计算二氢杨梅素分子的活性位点以及红外光谱进行分析.静电势结果表明二氢杨梅素的亲核活性位点位于酚羟基氢原子(H... 本文基于密度泛函理论(DFT),采用B3LYP泛函结合6-31G基组上对二氢杨梅素的分子几何结构进行了优化,在此基础上以水为溶剂计算二氢杨梅素分子的活性位点以及红外光谱进行分析.静电势结果表明二氢杨梅素的亲核活性位点位于酚羟基氢原子(H23)附近;而亲电活性位点位于氧原子(O32)及其附近.前线分子轨道研究结果表明二氢杨梅素分子的最高占据轨道(HOMO)都位于酮基氧(O32)和羟基氧(O20)附近,说明这些位点易与亲电试剂反应.而最低空轨道(LUMO)位于碳原子(C12、C13、C14)区域,表明这些区域可与亲核试剂反应.简缩福井函数(f)结果证实了位于C-O-C键中的氧原子的f-值的亲电活性较其他位点氧原子大;而位于C8碳原子的f^(+)值较大,因此该位点亲核活性较强.通过理论计算所得到的二氢杨梅素的红外光谱数据与实验所得到的红外光谱数据相差不大,这就说明理论计算结果是较为可靠的.从而为实验和理论研究二氢杨梅素结构与性质的关系提供了一定的理论参考. 展开更多
关键词 二氢杨梅素 密度泛函理论 反应活性位点 量子化学计算
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生理环境下双α-Ala螯合Zn(Ⅱ)手性转变的密度泛函理论研究
9
作者 赵红迪 张雪娇 +5 位作者 陈静思 吴铁丽 王钦富 王佐成 姜春旭 杨应 《江西师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期149-159,共11页
该文采用密度泛函理论的M06和MN15方法,研究了双α-Ala螯合Zn(Ⅱ)配合物(A_(2)→Zn(Ⅱ))的手性转变机理.研究结果发现:S-A_(2)→Zn(Ⅱ)手性转变是其先异构为R-allo-A_(2)→Zn(Ⅱ),而后再异构为R-A_(2)→Zn(Ⅱ).反应通道有2个:1)H质子以... 该文采用密度泛函理论的M06和MN15方法,研究了双α-Ala螯合Zn(Ⅱ)配合物(A_(2)→Zn(Ⅱ))的手性转变机理.研究结果发现:S-A_(2)→Zn(Ⅱ)手性转变是其先异构为R-allo-A_(2)→Zn(Ⅱ),而后再异构为R-A_(2)→Zn(Ⅱ).反应通道有2个:1)H质子以羰基O为桥从α-C的一侧迁移到另一侧;2)H质子以氨基N为桥从α-C的一侧迁移到另一侧.势能面计算结果表明:H以N为桥迁移反应有优势,S-A_(2)→Zn(Ⅱ)向R-allo-A_(2)→Zn(Ⅱ)的异构在隐性溶剂效应下速率决定步骤的自由能垒是210.9 kJ·mol^(-1),来自H从α-C向N迁移的过渡态,在显性溶剂效应下该能垒降至120.1 kJ·mol^(-1).对于R-allo-A_(2)→Zn(Ⅱ)向R-A_(2)→Zn(Ⅱ)的异构,在隐性溶剂效应下速率决定步骤的自由能垒是213.0 kJ·mol^(-1),来自H从α-C向N迁移的过渡态,在显性溶剂效应下该能垒降至123.1 kJ·mol^(-1).研究结果表明:在生理环境下S-A_(2)→Zn(Ⅱ)很难手性转变,双α-丙氨酸螯合锌用于生命体补充锌元素和α-丙氨酸比较安全. 展开更多
关键词 二价锌 双α-丙氨酸 手性转变 密度泛函理论 自洽反应场理论 过渡态 吉布斯自由能垒
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单原子镍催化剂上CO还原NO反应机理:密度泛函理论与微观动力学研究
10
作者 赵妍 李响 +2 位作者 王焕然 朱亚明 李先春 《燃料化学学报(中英文)》 北大核心 2025年第7期1061-1071,共11页
本文基于密度泛函理论(DFT)与微观动力学模型,系统性研究了石墨烯量子点负载单原子Ni催化剂(Ni/G)上CO还原NO反应中的微观反应机理。结果表明Ni/G催化剂上CO还原NO反应的主要路径为:两个NO分子通过Langmuir-Hinshelwood机理吸附在Ni活... 本文基于密度泛函理论(DFT)与微观动力学模型,系统性研究了石墨烯量子点负载单原子Ni催化剂(Ni/G)上CO还原NO反应中的微观反应机理。结果表明Ni/G催化剂上CO还原NO反应的主要路径为:两个NO分子通过Langmuir-Hinshelwood机理吸附在Ni活性位后分解生成气态N_(2)O和表面吸附氧(O^(*)),随后气体N_(2)O吸附在Ni活性位并还原为N_(2)及O^(*),最终CO还原O^(*)生成CO_(2)并释放Ni活性位。能垒分析结果发现,NO分解生成N_(2)O及O^(*)具有较高的反应能垒,控制了NO还原的反应速率。微观动力学分析结果表明,升高反应温度可显著提升O^(*)的还原速率,但N_(2)O还原生成N_(2)的反应速率始终高于CO还原O^(*)的反应速率,导致Ni原子表面被O^(*)占据;残留的O^(*)抑制了NO的吸附与还原,引起Ni/G催化剂失活。 展开更多
关键词 单原子Ni催化剂 NO还原 催化反应机理 密度泛函理论 微观动力学
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特丁基对苯二酚的密度泛函理论计算及红外光谱分析 被引量：1
11
作者 张竺立 逯美红 +1 位作者 高鹏慧 王志军 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2025年第2期33-40,共8页
特丁基对苯二酚(Tert-butylhydroquinone,TBHQ)是一种常见的新型合成抗氧化剂,可以被用来延长食物的保质期,但过量使用会危害健康.目前的检测方法中振动光谱技术具有无损快速的优点,因此采用密度泛内涵理论与振动光谱技术相结合的研究... 特丁基对苯二酚(Tert-butylhydroquinone,TBHQ)是一种常见的新型合成抗氧化剂,可以被用来延长食物的保质期,但过量使用会危害健康.目前的检测方法中振动光谱技术具有无损快速的优点,因此采用密度泛内涵理论与振动光谱技术相结合的研究方法可以为TBHQ的检测提供理论依据和参考.理论上,基于密度泛函理论DFT(RB3LYP)的三参数混合方法以及6-31G(d,p)和6-311++G(d,p)基组对TBHQ分子空间结构进行优化,给出了TBHQ的键长、键角和二面角等空间结构参数值,确定该分子空间构型为非平面结构.采Multiwfn和VMD程序计算并分析TBHQ分子的前线轨道和静电势,预测了该分子的反应活性位点,得出苯环和酚羟基的反应活性最强.TBHQ分子静电势最小值位于酚羟基的O原子附近,最大值位于酚羟基的H原子附近.亲电试剂和亲核试剂通过静电作用将与酚羟基发生作用.实验上,利用傅里叶变换红外光谱仪对TBHQ分子进行检测,然后在优化结构的基础上计算TBHQ分子的理论红外光谱.将得到的理论红外光谱与实验采集的数据进行对比,呈现出较好的一致性.理论计算结果可见TBHQ分子在0-2000 cm^(-1)和2000-4000 cm^(-1)范围两个区域有明显的红外活性,前者主要是指纹区的振动,后者是官能团的振动;从计算结果还可以明显看出943.9 cm^(-1)为叔丁基C-C伸缩振动以及C-H面外弯曲振动.由于-OH极性基团的取代,在1278.3 cm^(-1)、1307.1 cm^(-1)、1439.1 cm^(-1)、1587.5 cm^(-1)处出现了较强的骨架振动吸收峰和酚羟基-OH面内弯曲振动模式.这些均可作为TBHQ分子的特征峰.这为理解TBHQ的作用机理提供了重要信息,也为食品添加剂的检测研究提供了理论依据. 展开更多
关键词 特丁基对苯二酚 红外光谱 密度泛函理论 静电势 前线分子轨道
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基于团簇MMoS_(4)(M=Ni,Co,Fe)催化析氢的密度泛函理论研究
12
作者 宋嘉 方志刚 +3 位作者 王智瑶 宋静丽 刘立娥 吴庭慧 《材料科学与工艺》 北大核心 2025年第2期67-74,共8页
为探究团簇MMoS_(4)内部的催化析氢机理及性能,本研究以密度泛函理论为基础,在B3LYP/def2tzvp水平下运用Gaussian09软件分别在1、2、3、4重态下对团簇MMoS_(4)的初始构型进行优化计算,得到8种稳定构型,其中的5种稳定构型在吸附氢原子后... 为探究团簇MMoS_(4)内部的催化析氢机理及性能,本研究以密度泛函理论为基础,在B3LYP/def2tzvp水平下运用Gaussian09软件分别在1、2、3、4重态下对团簇MMoS_(4)的初始构型进行优化计算,得到8种稳定构型,其中的5种稳定构型在吸附氢原子后能够稳定存在。对团簇MMoS_(4)的HOMO轨道图与水分子的LUMO轨道图、构型的前线轨道能级差以及结合能等进行了分析比较,结果表明:第1步析氢反应时,构型2^((2))、2^((4))、3^((3))表现出更好的催化活性,表明其在与水分子发生反应时易于吸附氢原子,电子能够更好地完成转移;在第2步解吸反应时,水中氢原子均吸附在团簇的Mo原子上,表明Mo原子是团簇析氢反应过程中的潜在活性位点,构型2^((2))、3^((2))在第2步解吸反应时展现出优异的析氢性能并更快地将氢气析出;综合分析认为,在团簇MMoS_(4)中构型2^((2))的催化析氢能力最佳。 展开更多
关键词 析氢 密度泛函理论 能级差 HOMO、LUMO图 前线轨道理论
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氯胺酮拉曼光谱的密度泛函理论与实验研究
13
作者 王树栋 王椰 +2 位作者 侯显发 高明顺 张艳 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第3期672-677,共6页
氯胺酮是一种常见的新型毒品,根据与2-邻氯苯基相连C原子手性,氯胺酮存在R-氯胺酮和S-氯胺酮手性异构体,两种异构体理化性质相似,传统的色谱方法难以对其区分。为了揭示氯胺酮手性异构体性质差异,实现氯胺酮快速识别鉴定,采用实验结合... 氯胺酮是一种常见的新型毒品,根据与2-邻氯苯基相连C原子手性,氯胺酮存在R-氯胺酮和S-氯胺酮手性异构体,两种异构体理化性质相似,传统的色谱方法难以对其区分。为了揭示氯胺酮手性异构体性质差异,实现氯胺酮快速识别鉴定,采用实验结合理论计算的方法对其进行研究。在B3LYP/6-311++G(d,p)水平对氯胺酮R,S手性异构体进行结构优化,在MP2/aug-cc-pVTZ水平计算了单点能,证明两种异构体都能稳定存在。表面静电势和分子极化率计算表明,氯胺酮两种异构体电子结构存在明显特异性,导致其拉曼性质不同。使用标准样品,实验得到了氯胺酮拉曼光谱,确定氯胺酮的特征峰为1044、654和1590 cm^(-1),与理论计算吻合良好,而457和596 cm^(-1)特征峰可以用来区别R-氯胺酮和S-氯胺酮,电子结构和极化率分析解释了异构体拉曼性质的差异,PED分析对拉曼振动峰进行了归属。因为手性异构体的存在及特殊的双六元环结构,氯胺酮拉曼光谱的研究较为复杂,该研究为氯胺酮拉曼光谱法快速检测提供了准确实验数据以及可靠理论支持,将有助于氯胺酮拉曼检测标准的制定以及毒品拉曼光谱数据库的建立,并将为手性异构体光谱性质的研究提供借鉴。 展开更多
关键词 密度泛函理论 氯胺酮 拉曼光谱 手性异构体
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芬氟拉明分子的密度泛函理论计算研究
14
作者 关力畅 冯磊 +1 位作者 赵楠 蒋雪梅 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第5期1270-1276,共7页
因芬氟拉明(fenfluramine)可抑制食欲,不少商家非法将其添加在食物中进行售卖。食用芬氟拉明后,可引发肝脏功能异常、瓣膜性心脏病、原发性肺动脉高压等严重影响身体健康的疾病。因此研究芬氟拉明分子的结构、光谱、分子激发等具有十分... 因芬氟拉明(fenfluramine)可抑制食欲,不少商家非法将其添加在食物中进行售卖。食用芬氟拉明后,可引发肝脏功能异常、瓣膜性心脏病、原发性肺动脉高压等严重影响身体健康的疾病。因此研究芬氟拉明分子的结构、光谱、分子激发等具有十分重要的实际意义。基于密度泛函理论(DFT),使用B3LYP泛函6-311++G(2d,2p)基组,对芬氟拉明分子进行结构优化。在此基础上对该分子的结构、前线轨道、拉曼光谱、静电势能和紫外光谱开展了一系列详细的研究。获得了芬氟拉明分子的基本结构信息,其最高占据分子轨道和最低未占据分子轨道均为alpha+beta型轨道,能量分别为-6.25和-1.22 eV,能级差为5.03 eV。实验拉曼光谱中756.5和1003.5 cm^(-1)位置有两个强峰,其中756.5 cm^(-1)位置的强峰为CF3的对称变形振动和苯环上C═C的不对称变形振动;1003.5 cm^(-1)位置的强峰为苯环上C═C的对称变形振动,是间位双取代苯的特征谱带。实验拉曼光谱和计算拉曼光谱的线性拟合方程为y=0.988x+10.328,R2=0.999,呈现出较好的一致性。文章还讨论了芬氟拉明分子的表面静电势能分布和激发态性质。芬氟拉明分子共包含17个静电势能极大值点和12个静电势能极小值点。在-0.01~0.025 a.u.能量区间静电势能的表面积分布较为均匀。分子的紫外光谱主要由第1、2、3激发态决定,其中第2激发态的贡献率高达82.516%。利用空穴-电子分析法分析得出,S0→S1和S0→S2的激发类型均为胺基到苯环方向上的n-pi*电荷转移激发;S0→S3的激发类型是胺基到苯环方向的n-pi*电荷转移激发,同时伴随胺基到附近碳链的n-σ*局域激发。以上这些基础理论计算工作不仅为食品中非法添加芬氟拉明的检测提供了理论依据,还为研究其衍生物提供理论基础。 展开更多
关键词 芬氟拉明分子 密度泛函理论 前线轨道 拉曼光谱 静电势能 紫外光谱
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水液相下沙利度胺与羟基自由基反应的密度泛函理论研究
15
作者 王佐成 赵宇 +5 位作者 杨静 孙鸣 林哲 吴静 姜春旭 孙冠军 《江西师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期58-72,共15页
该文使用基于密度泛函理论的M06-2X和MN15方法,结合自洽反应场理论的SMD模型方法,研究了在水液相下沙利度胺分子(Thd)与羟基自由基(OH)的反应机理.反应通道研究发现:Thd与OH的反应有抽氢、加成和单电子转移3个通道.反应势能面研究表明:O... 该文使用基于密度泛函理论的M06-2X和MN15方法,结合自洽反应场理论的SMD模型方法,研究了在水液相下沙利度胺分子(Thd)与羟基自由基(OH)的反应机理.反应通道研究发现:Thd与OH的反应有抽氢、加成和单电子转移3个通道.反应势能面研究表明:OH抽H的自由能垒为15.0~56.6 kJ·mol^(-1),且均为热力学允许的过程;OH加成到不饱和C的自由能垒为15.4~67.8 kJ·mol^(-1),且均为热力学允许的过程;加成到不饱和N的吉布斯自由能垒在181.0 kJ·mol^(-1)以上,且为热力学不允许的过程;单电子从Thd向OH转移的吉布斯自由能垒是510.4 kJ·mol^(-1).研究结果表明:在水液相下Thd可以通过抽H和向不饱和C的加成过程清除羟自由基OH. 展开更多
关键词 沙利度胺 羟基自由基 密度泛函理论 自洽反应场理论 过渡态 单电子转移 吉布斯自由能垒
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卤族轴向配位原子对Fe-N_(4)位点氧还原活性调控机制的密度泛函理论研究
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作者 徐昊 李若鹏 +2 位作者 杨培霞 刘安敏 白杰 《无机化学学报》 北大核心 2025年第4期695-701,共7页
采用密度泛函理论构建了不同卤族轴向配位原子修饰的碳载Fe-N_(4)位点(Fe原子与同一水平面的4个N原子配位成键)模型(Fe-N_(4)-F/C、Fe-N_(4)-Cl/C和Fe-N_(4)-Br/C),通过计算上述模型的态密度、Mulliken电荷、氧还原中间体吸附能以及氧... 采用密度泛函理论构建了不同卤族轴向配位原子修饰的碳载Fe-N_(4)位点(Fe原子与同一水平面的4个N原子配位成键)模型(Fe-N_(4)-F/C、Fe-N_(4)-Cl/C和Fe-N_(4)-Br/C),通过计算上述模型的态密度、Mulliken电荷、氧还原中间体吸附能以及氧还原自由能,深入研究卤族轴向配位原子对Fe中心电子结构和吸附行为的调控机理,明确不同卤族轴向原子与Fe-N_(4)位点氧还原活性之间的构效关系。计算结果发现,引入Br作为轴向配位原子可以有效优化Fe原子的电子结构,从而适当降低Fe中心对OH*中间体的吸附强度,促进OH*解吸反应顺利进行。与Fe-N_(4)/C模型相比,Fe-N_(4)-Br/C模型具有更低的决速步骤(即OH*解吸)反应能垒。因此预测卤族轴向配位原子修饰策略能够改善Fe-N_(4)位点的氧还原本征催化活性。 展开更多
关键词 氧还原反应 Fe-N_(4)位点 卤族轴向配位原子 电子结构 密度泛函理论
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TDI体系固化反应原位拉曼光谱研究及密度泛函理论计算
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作者 洪天骄 康燕 +1 位作者 田鹏飞 轩福贞 《含能材料》 北大核心 2025年第6期610-616,共7页
为了研究原位光谱技术在甲苯二异氰酸酯(TDI)体系含能材料固化反应过程监测中的应用,采用原位拉曼光谱和红外光谱方法研究了3,3-双(叠氮甲基)氧杂环丁烷与四氢呋喃共聚醚(PBT)-TDI体系固化反应前后谱图,分析了可用于定量监测固化反应进... 为了研究原位光谱技术在甲苯二异氰酸酯(TDI)体系含能材料固化反应过程监测中的应用,采用原位拉曼光谱和红外光谱方法研究了3,3-双(叠氮甲基)氧杂环丁烷与四氢呋喃共聚醚(PBT)-TDI体系固化反应前后谱图,分析了可用于定量监测固化反应进程的拉曼特征峰,并对监测结果进行了评估;采用密度泛函理论(DFT)方法对反应物和产物的拉曼光谱图特征峰振动模式进行了指认,讨论了利用红外光谱和拉曼光谱方法监测的固化反应结果间的关联性。结果表明:PBT-TDI体系拉曼光谱中的1534 cm^(-1)峰信噪比过低,不适用于定量分析;基于拉曼光谱中1743 cm^(-1)峰计算的体系反应程度高于1505 cm^(-1)峰及红外光谱2269 cm^(-1)峰所得结果;拉曼光谱中的1505 cm^(-1)峰与异氰酸酯基团(NCO)伸缩振动相关,由1505 cm-1峰和红外光谱2269 cm^(-1)峰计算得到的反应程度结果间的差异来自于单个NCO基团参与反应的TDI分子数量,两者具有互补作用。 展开更多
关键词 甲苯二异氰酸酯(TDI) 固化反应 红外光谱 拉曼光谱 密度泛函理论
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基于密度泛函理论的蒽醌太赫兹吸收光谱模拟
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作者 张同军 郝建军 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第2期337-343,共7页
蒽醌是一种平面结构的具有大环共扼体系的有机化合物,在染料、造纸、生物和医药等众多行业有着广泛的应用。为研究蒽醌在太赫兹频段的特征吸收和其分子晶体结构之间的关系,基于密度泛函理论(DFT)并利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术对蒽... 蒽醌是一种平面结构的具有大环共扼体系的有机化合物,在染料、造纸、生物和医药等众多行业有着广泛的应用。为研究蒽醌在太赫兹频段的特征吸收和其分子晶体结构之间的关系,基于密度泛函理论(DFT)并利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术对蒽醌晶体的太赫兹吸收谱进行了理论模拟和实验研究。首先利用THz-TDS系统测量了室温下蒽醌晶体在0.5~3.0 THz频段的特征吸收谱,发现蒽醌晶体在该频段内有6个明显的特征吸收峰,分别位于0.95,1.05,2.09,2.25,2.49和2.78 THz处。为深入解析蒽醌在太赫兹频段实验特征谱的产生机理,基于密度泛函理论分别对蒽醌单分子模型和晶胞模型进行了理论模拟计算。使用Gaussian09软件对蒽醌单分子模型进行的理论计算,采用了基于DFT的B3LYP杂化泛函方法和6-311G(d,p)基组,几何结构优化和振动频率计算在相同水平上进行,模拟计算结果与实验测量数据存在明显的差异,说明单分子模拟存在一定的局限性。使用MS8.0软件包中适合计算周期性结构的CASTEP模块对蒽醌晶胞模型进行理论计算,采用了基于平面波赝势和广义梯度近似(GGA)的PBE、PW91,WC,PBEsol和RPBE五种交换相关泛函,几何结构优化和晶格动力学计算在相同水平上进行。将蒽醌单分子和晶胞的理论模拟结构参数(键长、键角)分别与其X射线衍射实验测量的结构参数进行了详细的比较分析,发现基于PBE方法获得的固态仿真结果中分子的结构参数与X射线衍射实验数据的一致性最好。同时用PBE和RPBE方法获得的理论仿真谱与实验吸收谱比较吻合。因此,基于PBE和RPBE的计算结果对实验特征吸收峰进行了振动模式指认。研究结果表明,蒽醌晶体在太赫兹频段的特征吸收主要来源于晶体中由C—H…O分子内氢键主导的蒽醌环和苯环基团的整体振动以及由分子间弱相互作用引发的集体振动模式。 展开更多
关键词 蒽醌 太赫兹 密度泛函理论 晶胞 振动模式
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氮掺杂石墨烯负载双金属分解甲醇制氢的密度泛函理论研究
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作者 刘璐 金哲民 +4 位作者 朱雨欣 曹飞飞 胡延岗 刘建华 王广钊 《分子催化(中英文)》 北大核心 2025年第4期321-328,I0002,共9页
甲醇催化裂解制氢是氢能储运的重要环节.本文基于密度泛函理论计算,研究了甲醇在氮掺杂石墨烯负载七种双金属催化剂(Ir-Pd、Rh-Pd、Ru-Pd、Ni-Pd、Ni-Ni、Pd-Pd、Ru-Ru)表面的吸附特性及分解路径.计算结果表明,甲醇吸附时,分子的羟基氢... 甲醇催化裂解制氢是氢能储运的重要环节.本文基于密度泛函理论计算,研究了甲醇在氮掺杂石墨烯负载七种双金属催化剂(Ir-Pd、Rh-Pd、Ru-Pd、Ni-Pd、Ni-Ni、Pd-Pd、Ru-Ru)表面的吸附特性及分解路径.计算结果表明,甲醇吸附时,分子的羟基氢与表面金属成键,其中Ru-Pd催化剂对甲醇的吸附能最强(−0.83 eV),显著优于其他体系.在氮掺杂石墨烯负载Ru-Pd上的甲醇分解反应存在两条路径:CH_(2)OH*路径(先断裂O—H键再断裂C—H键)和CH3O*路径(先断裂C—H键再断裂O—H键).两条路径的决速步骤均为初始步骤,CH3O*路径的决速步骤能垒为1.31 eV,低于CH_(2)OH^(*)路径的1.46 eV,表明CH_(3)O^(*)路径更利于甲醇分解制氢反应的发生. 展开更多
关键词 甲醇分解制氢 石墨烯 双金属催化剂 密度泛函理论
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功能化石墨烯对亚甲基蓝染料吸附的密度泛函理论研究 被引量：2
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作者 王群 任涵琳 +6 位作者 赵虹林 覃庆雨 杨丽欣 杨志豪 单正莉 周乃武 孙玉希 《原子与分子物理学报》 北大核心 2024年第4期77-82,共6页
由于染料在食品,印刷,纺织等行业的广泛应用,水中的染料被广泛发现,染料污染是造成水污染的重要原因之一,因此,对于水中染料进行前处理变得尤为重要.石墨烯和功能化石墨烯的吸附性能可以被应用于水中染料的检测和去除.本研究采用密度泛... 由于染料在食品,印刷,纺织等行业的广泛应用,水中的染料被广泛发现,染料污染是造成水污染的重要原因之一,因此,对于水中染料进行前处理变得尤为重要.石墨烯和功能化石墨烯的吸附性能可以被应用于水中染料的检测和去除.本研究采用密度泛函理论方法详细探讨了纯石墨烯和功能化石墨烯对亚甲基蓝有机染料污染物的吸附机理.研究结果表明,纯的石墨烯和功能化石墨烯表面对亚甲基蓝染料均有一定程度的吸附,其中环氧原子,羧基和羟基功能化的石墨烯对亚甲基蓝的吸附能力较纯石墨烯吸附能力强,其次是环氧,羧基和羟基三者共同功能化的石墨烯吸附能力最强.研究结果有望为石墨烯材料在有机染料的吸附应用方面提供有意义的理论指导. 展开更多
关键词 染料 密度泛函理论 亚甲基蓝 石墨烯 功能化石墨烯
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