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生物炭表面NO吸附特性的量子化学研究
1
作者 朱世遥 薛婕雯 +2 位作者 张雨轩 陈斌 武卫东 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2025年第5期7-16,共10页
生物炭表面具有丰富的官能团,通过化学吸附可以与一氧化氮(NO)分子形成稳定化学键,廉价易得且环境适应性强,具有广阔的应用前景.然而,当前对生物炭表面NO吸附特性的研究大多仍停留在宏观层面,缺乏深入的微观机制解析.本文基于密度泛函理... 生物炭表面具有丰富的官能团,通过化学吸附可以与一氧化氮(NO)分子形成稳定化学键,廉价易得且环境适应性强,具有广阔的应用前景.然而,当前对生物炭表面NO吸附特性的研究大多仍停留在宏观层面,缺乏深入的微观机制解析.本文基于密度泛函理论,深入研究了生物炭表面一氧化氮(NO)的吸附转化路径,从分子层面揭示了生物炭对NO的吸附特性.研究结果显示,N-down型吸附构型的能量普遍低于O-down型吸附构型,是较为可能的吸附构型,并且含氧原子的官能团在NO的吸附和氨(NH_(3))的形成过程中扮演着关键角色.此外,通过对N-down型构型的进一步分析发现,在与活性位点结合后,NO将优先取代羟基,最终在生物质焦炭表面转化为NH_(3).同时,基于变分过渡态理论(CVT)计算了反应速率,发现NO优先反应的途径将受到不同区域内反应速率的限制.本文通过量子化学方法深入揭示了生物炭表面NO吸附特性的微观机制,为优化生物炭在NO治理中的应用提供了理论支持. 展开更多
关键词 吸附 生物炭 密度泛函理论
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基于密度泛函理论的量子化学方法研究仪长管输油渣油中金属卟啉化合物
2
作者 高媛媛 沈本贤 刘纪昌 《石油学报（石油加工）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期583-590,共8页
基于密度泛函理论(DFT)的量子化学计算方法,对仪长管输油渣油中几种含量最丰富的金属卟啉化合物进行分子模拟,并对其空间分子结构进行结构优化及计算,得到键参数、偶极矩以及电子吸收光谱等信息。通过分子的键参数和偶极矩发现,镍卟啉... 基于密度泛函理论(DFT)的量子化学计算方法,对仪长管输油渣油中几种含量最丰富的金属卟啉化合物进行分子模拟,并对其空间分子结构进行结构优化及计算,得到键参数、偶极矩以及电子吸收光谱等信息。通过分子的键参数和偶极矩发现,镍卟啉化合物的极性小于钒卟啉化合物,DPEP型卟啉分子的极性略大于ETIO型卟啉分子。计算了4种典型金属卟啉分子紫外吸收光谱的Soret吸收带和Q吸收带特征吸收峰,并得到4种卟啉化合物的稳定性由强到弱的顺序为ETIO型镍卟啉C35-(ETIO-Ni)、DPEP型镍卟啉C35-(DPEP-Ni)、ETIO型钒卟啉C34-(ETIO-VO)、DPEP型钒卟啉C31-(DPEP-VO)。 展开更多
关键词 金属卟啉 量子化学 密度泛函理论(DFT) 渣油
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Al(H_2O)^(3+)_6水交换反应溶剂效应的量子化学团簇模型-密度泛函理论方法研究
3
作者 张婧 董绍楠 +2 位作者 侯晓霞 袁晓涵 毕树平 《分析科学学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期649-654,共6页
在气相模型、极化连续模型、超分子模型和超分子-极化连续模型的基础上,采用量子化学团簇模型-密度泛函理论方法,在B3LYP/6-311+G(d,p)基组水平下系统地开展了以下研究:优化得到Al(H_2O)^(3+)_6水交换反应的反应物、过渡态和产物构型,采... 在气相模型、极化连续模型、超分子模型和超分子-极化连续模型的基础上,采用量子化学团簇模型-密度泛函理论方法,在B3LYP/6-311+G(d,p)基组水平下系统地开展了以下研究:优化得到Al(H_2O)^(3+)_6水交换反应的反应物、过渡态和产物构型,采用MP2方法在相同基组水平下计算得到相应的单点能,考虑零点振动能、热力学校正项和熵等参数的影响,计算得到Al(H_2O)^(3+)_6水交换反应的Gibbs自由能变和反应速率常数k_(ex)。计算结果表明:GP-SM//MP2-PCM和GP-SM-PCM//MP2-PCM模型得到的k_(ex)相近,并且与文献值相符,说明GP-SM//MP2-PCM模型可以充分考虑真实溶剂效应和主体溶剂效应,适用于Al(H_2O)^(3+)_6体系水交换反应的模拟。 展开更多
关键词 Al(H2O)3+6 水交换反应 量子化学团簇模型 密度泛函理论 溶剂效应
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钙离子对白云母与石英选择性分离影响的量子化学研究 被引量：1
4
作者 刘艳 徐芮 +2 位作者 孙伟 黄景华 王丽 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期4151-4163,共13页
以白云母、石英矿物为代表,通过浮选试验及Zeta电位测试研究Ca^(2+)在白云母、石英表面的吸附行为及对白云母、石英这2种矿物浮选分离行为的影响。采用密度泛函理论计算方法研究钙离子络合物在2种矿物表面不同位点的吸附亲和性,揭示钙... 以白云母、石英矿物为代表,通过浮选试验及Zeta电位测试研究Ca^(2+)在白云母、石英表面的吸附行为及对白云母、石英这2种矿物浮选分离行为的影响。采用密度泛函理论计算方法研究钙离子络合物在2种矿物表面不同位点的吸附亲和性,揭示钙离子络合物在这2种矿物表面的吸附机理。研究结果表明:白云母对Ca^(2+)的吸附作用强于石英对Ca^(2+)的吸附作用,加入4×10^(-5)mol/LCa^(2+)可以将白云母的回收率提升至91.38%,而将石英的回收率降低至1.21%;Ca^(2+)以[Ca(H_2O)_(4)]^(2+)络合物的形式通过与矿物表面的O_(s)原子结合形成Ca—O_(s)键和氢键,稳定吸附于白云母和石英表面;络合物中Ca原子对AlOSi位点中O_(s)原子的吸附亲和性强于SiOH中O_(s)原子的吸附亲和性,因而,[Ca(H_(2)O)_(4)]^(2+)更倾向于吸附在白云母表面。 展开更多
关键词 钙离子 白云母 石英 吸附 密度泛函理论计算
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量子化学计算在煤炭清洁高效转化微观机制的应用 被引量：2
5
作者 马雪璐 张子涵 解强 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期36-47,共12页
为推进实现碳达峰、碳中和的目标,煤炭作为我国能源结构的基础原料,其利用的清洁化、高效化需要持续深化内涵。量子化学作为解释微观结构及作用机制的重要理论,目前已被广泛应用于煤化学领域,为煤炭研究提供更多微观信息,以促进煤炭清... 为推进实现碳达峰、碳中和的目标,煤炭作为我国能源结构的基础原料,其利用的清洁化、高效化需要持续深化内涵。量子化学作为解释微观结构及作用机制的重要理论,目前已被广泛应用于煤化学领域,为煤炭研究提供更多微观信息,以促进煤炭清洁高效利用技术的发展。基于此,概述了量子化学计算在优化煤炭模型分子结构、探讨煤炭清洁高效转化反应机理和明确反应影响因素作用机制3方面的应用,重点对煤热解、燃烧、气化及液化过程中存在的微观问题进行分析、梳理,涉及煤的热解和燃烧过程中的氮元素迁移转化机理、煤基特征官能团与CO_(2)的气化特性、煤液化微观机理中的氢转移反应,以及气氛和催化剂等因素的作用机制等,最后就匹配煤炭变质程度的演变模型、煤炭反应过程中的多因素作用影响机制、完整转化机理、催化剂优化、创新集成工艺等问题,对量子化学在煤炭清洁高效转化领域中有待深入挖掘的科学问题进行了总结与展望,力图为煤炭清洁转化利用技术的研究和应用提供启示。 展开更多
关键词 量子化学 煤热解 煤燃烧 煤气化 煤液化 密度泛函理论
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铝与氮氧化物高温均相反应机理的量子化学计算研究
6
作者 夏文韬 杜芳 +5 位作者 李毅恒 林励云 屈炜宸 秦瑞 陶博文 顾健 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期369-376,共8页
为了研究Al粉在氮氧化物中的燃烧特性,采用量子化学密度泛函理论ωB97X方法,研究了Al与3种氮氧化物(NO_(2)、NO和N_(2)O)的反应机理。首先,使用ωB97X‑D3方法在def2‑SVP基组水平上优化了各反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型,通过... 为了研究Al粉在氮氧化物中的燃烧特性,采用量子化学密度泛函理论ωB97X方法,研究了Al与3种氮氧化物(NO_(2)、NO和N_(2)O)的反应机理。首先,使用ωB97X‑D3方法在def2‑SVP基组水平上优化了各反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型,通过频率分析证实中间体和过渡态的真实性,并通过内禀反应坐标(IRC)计算以进一步确定过渡态,得到了详细反应路径和机理。同时,使用双杂化泛函PWPB95结合DFT‑D3校正和def2‑TZVPP基组获得了各结构的单点能,并使用变分插值过渡态理论计算了相关反应的反应速率常数,得出每个反应的阿伦尼乌斯表达式。结果表明,Al与NO和NO_(2)的反应过程为Al与O氧原子连接形成复合物中间体后通过三元环状过渡态破坏N‑O键生成产物;Al与N_(2)O的反应时则为Al与N原子形成复合物后通过四元环状过渡态发生消除反应生成产物。通过分析各反应动力学参数得到Al与NO_(2)、NO和N_(2)O反应活化能分别为:4.3,249 kJ·mol^(-1)和13.4 kJ·mol^(-1)。在2400~4100 K,由于Al与NO_(2)和N_(2)O的反应能垒较低,反应速率均大于106 m^(3)·mol^(-1)·s^(-1),说明该反应容易发生且速率极快,Al与NO的反应能垒极高,因此其逆反应速率远大于正反应速率,且各反应反应速率受温度的影响程度为:NO>N_(2)O>NO_(2)。 展开更多
关键词 铝燃烧 氮氧化物 密度泛函理论 动力学
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基于密度泛函理论纤维素热解机理热力学研究
7
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
8
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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6种氮氧化物的量子化学理论研究 被引量：5
9
作者 龙威 黄艳芹 黄坤荣 《河南师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期99-103,共5页
利用量子化学密度泛函(DFT)方法在6-311++G(d,p)水平上对N2O,NO,NO2,N2O3,N2O4及N2O5等6种氮氧化物的分子结构、布居电荷、偶极矩、极化率、热力学性质等进行了优化计算.理论研究表明:计算结果与实验测定结果基本符合,误差较小.
关键词 氮氧化物 量子化学 密度泛函(DFT)
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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
10
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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由量子化学计算快速预测含能材料晶体密度的简易新方法——HEDM的定量分子设计 被引量：12
11
作者 邱玲 肖鹤鸣 《含能材料》 EI CAS CSCD 2006年第2期158-158,共1页
关键词 物理化学 密度 爆轰性能 高能量密度材料 密度泛函理论 半经验分子轨遭方法
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吡喃葡萄糖热解机理的量子化学理论研究 被引量：3
12
作者 黄金保 童红 +1 位作者 李伟民 伍丹 《化学研究与应用》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期479-484,共6页
采用密度泛函理论方法 B3LYP/6-31G++(d,p),对纤维素的一个循环单体β-D-吡喃葡萄糖的热解反应机理进行了量子化学理论研究。设计了四种可能的热解反应途径,对各种反应的反应物、产物、中间体和过渡态的结构进行了能量梯度全优化,计算... 采用密度泛函理论方法 B3LYP/6-31G++(d,p),对纤维素的一个循环单体β-D-吡喃葡萄糖的热解反应机理进行了量子化学理论研究。设计了四种可能的热解反应途径,对各种反应的反应物、产物、中间体和过渡态的结构进行了能量梯度全优化,计算了各热解反应途径的标准动力学参数。计算结果表明,反应路径1中速控步的活化能为297.02 kJ.mol,反应路径2中速控步的活化能为284.49 kJ.mol,与反应路径3,4相比,反应路径1,2的反应能垒更低,是主要的热解反应通道,乙醇醛、1-羟基-2-丙酮、5-羟甲基糠醛、CO等小分子产物是热解的主要产物。这与相关实验结果分析是一致的。 展开更多
关键词 β-D-吡喃葡萄糖 热解机理 密度泛函理论(DFT)
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基于量子化学理论的苯丙氨酸热解过程中NO_(x)前驱体生成机理研究 被引量：2
13
作者 田红 何正文 +2 位作者 刘亮 黄章俊 徐慧芳 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期317-323,共7页
选取苯丙氨酸为含氮模型化合物,针对其结构特点设计2种反应路径。采用密度泛函理论的B3LYP方法和6-31G(d,p)基组,对热解过程中所有的反应物、中间体、过渡态及产物进行几何构型的全优化及频率计算,并采用热重-红外联用(TGFTIR)的实验方... 选取苯丙氨酸为含氮模型化合物,针对其结构特点设计2种反应路径。采用密度泛函理论的B3LYP方法和6-31G(d,p)基组,对热解过程中所有的反应物、中间体、过渡态及产物进行几何构型的全优化及频率计算,并采用热重-红外联用(TGFTIR)的实验方法对苯丙氨酸热解产生的NO_(x)前驱体进行在线监测。结合理论计算和实验结果对苯丙氨酸的整个热解反应路径进行分析,并据此研究不同结构氨基酸的热解过程和热解产物分布的差异,结果表明苯丙氨酸热解有2种反应路径:第1种为反应物苯丙氨酸结合化合物8并脱去氨形成化合物2,再经过脱羧反应,最终形成含N芳香化合物异喹啉5;第2种为化合物8经过脱水缩合,形成2,5-哌嗪二酮,再通过2种不同的开环方式,最终形成HNCO、HCN等小分子气体。NO_(x)前驱体的释放分为2个阶段——第1阶段NH_(3)、HCN和HNCO均大量析出,而第2阶段HCN为主要析出的气体。从整个热解阶段来看,HCN的析出量最大,NH_(3)次之,HNCO析出量最小;链式结构的简单氨基有利于NH_(3)的形成,含杂环的氨基酸则更有利于HCN的产生,而含苯环结构的氨基酸会使得更多的N进入焦油和焦炭中。 展开更多
关键词 生物质能 苯丙氨酸 热解 NO_(x)前驱体 密度泛函理论 TG-FTIR
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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
14
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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[Co^(Ⅲ)(DIEN)(N_(3))_(3)]配合物的合成、晶体结构及量子化学研究
15
作者 程佳佳 吴梦琪 +2 位作者 杨敏 王丽梅 魏荣敏 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第8期1409-1415,共7页
采用配体占位策略和分子自组装原理,选用二亚乙基三胺(DIEN)为有机配体,Co^(3+)为中心金属离子,室温下,通过溶液法合成了一例单核钴配合物[Co^(Ⅲ)(DIEN)(N_(3))_(3)](1)单晶体,利用X射线单晶衍射方法、元素分析和量子化学计算对配合物... 采用配体占位策略和分子自组装原理,选用二亚乙基三胺(DIEN)为有机配体,Co^(3+)为中心金属离子,室温下,通过溶液法合成了一例单核钴配合物[Co^(Ⅲ)(DIEN)(N_(3))_(3)](1)单晶体,利用X射线单晶衍射方法、元素分析和量子化学计算对配合物进行了结构表征和电子结构分析。结构解析表明,该配合物单晶体属于三斜晶系,■空间群,晶胞参数为:a=0.825 3(2)nm,b=0.892 0(3)nm,c=0.898 7(3)nm,α=106.497(4)°,β=90.281(4)°,γ=113.861(4)°,V=0.574 7(3)nm^(3)。中心金属离子Co(Ⅲ)位于拉长八面体配位环境中,每个配合物分子由一个Co(Ⅲ)离子、3个叠氮阴离子和1个二亚乙基三胺组成,一个叠氮离子的两个N原子位置无序,占有率各为50%。单核结构之间通过N—H…N分子间氢键和π…π堆积组装成一维链状超分子结构。此外,以X射线衍射分析得到的晶体结构为计算模型,采用密度泛函理论(DFT)对配合物1的几何构型进行了全构型结构优化和振动频率计算,分析了配合物的单点能、原子电荷分布及前线分子轨道等性质。量子化学计算结果表明该配合物构型为稳定构型,且与实验结果相吻合。 展开更多
关键词 钴(Ⅲ)超分子配合物 晶体结构 量子化学计算 密度泛函理论 原子电荷 前线分子轨道
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糖熏色素5-(葡萄糖基-α-1-6-葡萄糖)-羟甲基糠醛形成机理的量子化学计算
16
作者 叶国庆 牛玉敏 +2 位作者 范朝侠 杨慧 刘登勇 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期62-71,共10页
为探究糖熏色素5-(葡萄糖基-α-1-6-葡萄糖)-羟甲基糠醛(5-(α-D-glucopyranosyl-(1-6)-α-D-glucopyranosyloxymenthyl)-2-furancarboxaldehyde,5-GGMF)的形成途径,采用量子化学计算对蔗糖的热分解反应位点、葡萄糖与5-羟甲基糠醛(5-hy... 为探究糖熏色素5-(葡萄糖基-α-1-6-葡萄糖)-羟甲基糠醛(5-(α-D-glucopyranosyl-(1-6)-α-D-glucopyranosyloxymenthyl)-2-furancarboxaldehyde,5-GGMF)的形成途径,采用量子化学计算对蔗糖的热分解反应位点、葡萄糖与5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural,5-HMF)及两分子葡萄糖间的脱水反应方式、5-HMF和5-GGMF的形成路径进行分析。结果表明:蔗糖热分解的初始位置为果糖基-氧键的裂解;葡萄糖与5-HMF或两分子葡萄糖间发生相互作用时,均是范德华力在复合物中起主导作用,且都会因为强氢键作用促进分子间脱水反应的发生;蔗糖形成5-HMF时,其热解后形成的葡萄糖部分比果糖部分生成5-HMF需要更大的活化能且反应速率更低,因此果糖部分更容易形成5-HMF,而在果糖部分形成5-HMF的两条路径中,路径5比路径4更容易发生,因为路径5在能量上和反应动力学上都表现出明显的优势;在蔗糖形成5-GGMF的途径中,转糖基化路径能垒总体较低,相较于二糖脱水路径和三糖脱水路径都更加有利,其中路径C2,即蔗糖热解生成果糖和葡萄糖,然后葡萄糖与5-HMF反应先生成5-葡萄糖氧甲基糠醛,后者再与一分子游离的葡萄糖生成5-GGMF,此路径最有利于5-GGMF的生成,无论是从能垒角度,还是动力学上的可行性。本研究结果可为今后控制和干预糖熏产品的色泽提供理论依据和参考。 展开更多
关键词 糖熏色素 5-(葡萄糖基-α-1-6-葡萄糖)-羟甲基糠醛 量子化学 密度泛函理论
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石油卟啉电子结构和光谱性质的量子化学研究
17
作者 浦宁 任强 +4 位作者 王薇 霍佳宁 贾燕子 胡大为 聂红 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期68-73,共6页
石油卟啉通常是卟啉和Ni、V形成的化合物,种类和形态较多且十分复杂。通过量子化学计算方法,使用PBE泛函对Ni^(2+)和VO^(2+)的初卟啉(ETIO)型化合物的几何结构、电子结构和光谱性质进行了计算,得到的相关结论和文献中发表的规律一致。E... 石油卟啉通常是卟啉和Ni、V形成的化合物,种类和形态较多且十分复杂。通过量子化学计算方法,使用PBE泛函对Ni^(2+)和VO^(2+)的初卟啉(ETIO)型化合物的几何结构、电子结构和光谱性质进行了计算,得到的相关结论和文献中发表的规律一致。ETIO卟啉环通过4个N原子和Ni^(2+)或VO^(2+)配位,分别形成具有D 4h对称性和C_(4V)对称性的化合物。轴向配位O原子的竞争作用使得V—N键弱于Ni—N键,因而渣油加氢过程中V比Ni更容易进行渣油加氢脱金属反应。解析了Ni^(2+)/VO^(2+)-ETIO化合物的电子结构,卟啉环具有显著的共轭效应,形成的共轭π轨道与Ni/V的3d轨道发生明显的轨道重叠。因此,卟啉和Ni或V的相互作用十分强烈。使用含时密度泛函理论计算了Ni^(2+)-ETIO和VO^(2+)-ETIO化合物的价层电子跃迁,得到了石油卟啉分子的紫外-可见光吸收光谱。理论计算得到强吸收的Soret带和弱吸收的Q带,从电子跃迁角度解释了石油卟啉的紫外-可见光谱存在的特征吸收带。 展开更多
关键词 石油卟啉 电子结构 紫外-可见光谱 含时密度泛函理论
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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
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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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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
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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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密度泛函理论在矿物浮选领域中的应用
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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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