C2F5I分子C-I键解离的自旋-轨道从头算研究

采用考虑相对论效应的6-311G**全电子基组与多参考微扰理论, 计算了该分子的包含自旋-轨道耦合效应的垂直激发能和基态、激发态C—I键解离势能曲线. 理论计算发现, 势能曲线33A'与11A', 21A'出现交叉, 交叉区域在C—I键长为0.241 nm附近; 基态11A'到激发态33A'(3Q0)的垂直激发能为4.658 eV, 与实验值4.662 eV非常吻合. 讨论了C2F5I分子作为碘激光介质的可行性.     

气相中CrO2^＋主活化甲烷C—H键的理论研究

用密度泛函UB3LYP／6-311＋＋G＊＊方法计算研究了气相中CrO2^＋（2^A1/4^A＂）活化甲烷C—H键的微观机理，找到了四条反应通道．对其中涉及的两态反应（TSR）进行了分析，并对影响反应机理和反应速率的势能面交叉现象（potential energy surfaces crossing）进行了详细讨论，进而运用Hammond假设和Yoshizawa等的内禀坐标单点垂直激发计算的方法找出了一系列势能面交叉点[crossing points（CPs）]，并作了相应的讨论．进一步用碎片分子轨道理论[fragment molecular orbital（FMO）]对TS1中的轨道相互作用进行了分析，解释了CrO2^＋活化甲烷C—H键的机理．     

NaC分子基态及其低电子激发态

运用包含Davidson修正的多参考组态相互作用(MRCI+Q)方法结合6-311++G(3df,3pd)基组计算了NaC分子基态(X4∑)以及三个低电子激发态(a2Π, b2∑, A4Π)的势能曲线(PECs), 确定出相应态的平衡键长Re和垂直激发能Te. 然后将PECs拟合到Murrel-Sorbie(MS)解析势能函数形式, 继而获得各态的光谱数据: 谐振频率ωe、离解能De、非谐性常数ωeΧe、转动常数Be、Drot和振转耦合常数αe. 计算结果表明: X4∑、a2Π、b2∑是三个束缚电子态. 基态X4∑的平衡键长为0.2259 nm, 谐振频率为431 cm-1, 离解能为1.92 eV, 目前计算值与实验结果和其它理论值一致. a2Π和b2∑激发态的核间距、谐振频率分别为0.2447、0.2369 nm 和329、335 cm-1, Te分别为1.58 和1.75eV, De则为0.71和0.42 eV. A4Π态为排斥态, 其相对基态的垂直激发能为2.48 eV. 通过求解核运动的薛定谔方程找到了转动量子数J=0时NaC分子三个低电子态(X4∑, a2Π, b2∑)的全部振动能级和转动惯量.     

3-二甲氨基-2-甲基丙烯醛S2激发态结构动力学

采用共振拉曼光谱和完全活性自洽场理论计算研究了3-二甲氨基-2-甲基丙烯醛（DMAMP）光激发到S2（ππ^＊）态后的光物理性能,在B3LYP／6—311＋＋G（d,p）水平计算确定了DMAMP与其三种异构体之间的基态异构化能垒,指认了振动光谱．采用涵盖紫外强吸收带的激光波长,获得了DMAMP在环己烷、乙腈和甲醇溶剂中的A-带共振拉曼光谱,含时密度泛函方法计算确定了该光谱中基频的相对强度,发现振动-电子耦合发生在S2（）态的Franck—Condon区域．CASSCF计算方法确定低单重和三重激发态、势能面锥形交叉点和系间窜跃点的激发能．共振拉曼光谱强度模式分析和CASSCF计算获得了DMAMP的A一带短时结构动力学和其后的衰变动力学表明,C1=06和C2=C3之间的瞬时去共轭效应发生在S2（ππ^＊）态的Franck—Condon区域,激发态电荷重分布机制表明,C3和二甲氨基之间以及C1和C2之间的共轭增强效应发生在波包离开Franck-Condon区域后．C1=06和C2=C3之间的去共轭效应使得-C3=N（CH3）2沿着C2-C3键旋转更加容易,C1-C2之间以及C3和N（CH3）的共轭增强效应使得绕C1-C2和C3-N5旋转变得比较困难．这些表明DMAMP初始结构动力学沿着CI-1（S2／S0）交叉点展开,而沿CI-2（S2／S0）和[CI-3（S2／S0）交叉点展开的几率可以忽略,提出了DMAMP分子受光激发从S2,FC（ππ^＊）经由各锥形交叉点和各系间窜跃点回到S0或T1,min的两个衰变通道。     

BF分子X1∑+,A1∏和B1∑+电子态的势能函数

使用SAC/SAC-CI和D95＋＋,6-311＋＋g,6-311＋＋g^＊＊及D95（d）基组,分别对BF分子的基态X^1∑^＋、第一简并激发态A^1∏和第二激发态B^1∑^＋的平衡结构和谐振频率进行优化计算.对所有计算结果进行比较,得出6-311＋＋g^＊＊基组为最优基组.运用6-311＋＋g^＊＊基组和SAC方法对基态X^1∑^＋,SAC-CI方法对激发态A^1∏和B^1∑^＋进行单点能扫描计算,并用正规方程组拟合Murrell-Sorbie函数,得到相应电子态的势能函数解析式,由得到的势能函数计算了与X^1∑^＋,A^1∏和B^1∑^＋态相对应的光谱常数,结果与实验数据较为一致.     

HeLi^n^+(n=0, 1)簇合物的稳定性和垂直激发态光谱

本文用ab initio研究了簇合物HeLi^n^+(n=0, 1)的几何构型和成键性质。在MP2(FULL)/6-31G**, 水平优化所得LeLi^+的平衡键长为0.2062nm, 与实验值0.205nm十分吻合。比较了HeLi^+(X^1∑^+和a^3∑^+), HeLi(X^2∑^+和a^4II)以及HLi(X^1∑^+)的稳定性, 计算了HeLi^+基态的相关能, 势能曲线和垂直激发态光谱。计算采用了6-31G**, 6-311G**,6-311G(2df, 2pd), 6-311G(3df, 2pd)和6-311+G(3df, 2pd)基组; 采用的方法包括MP2(FULL), MP4, MCSCF, MRSDCI, CCD和ST4CCD。计算表明, 同价HeLi^n^+中激发态的离解能均远比基态的大, 其中HeLi^+(a^3∑^+)的离解能最高(60.49kj/mol),说明激发态是稳定束缚态。HeLi^+基态比等电子体HLi分子基态的稳定性小得多。HeLi^+由A^1∑^+到B^1II的垂直跃迁(3σ→1π)振子强度较大而垂直跃迁能较小。     

SSCH3光解离的多参考理论计算

摘要运用多参考微扰理论(Multireference MΦller-Plesset theory)计算了SSCH3垂直激发能及其S-C与S-S两种断键方式的绝热(Adiabatic)与非绝热(Diabatic)的基态和激发态势能曲线, 研究了在193nm激光作用下SSCH3的光解离过程, 理论计算值与实验值相符.     

N_2H体系的势能面及振动激发态的理论研究

本文采用含Davidson校正的多参考组态相互作用MRCI+Q方法以及aug-cc-pVQZ基组计算了N2H体系的基态与第一激发态近24000个从头算能量点,使用三次样条插值法构建了高精度的全域绝热势能面.基态势能面具有一个极小点以及高于极小点0.44 eV的鞍点.基于该势能面上发生的N(~4S)+NH(X~3∑~-)→H(~2S)+N_2(X~1∑_g~g)反应是一个无能垒的放热反应,放热量为6.172 eV,比过去的势能面更接近实验值(5.956 eV).基态与第一激发态势能面间存在明显的锥形交叉,说明两个态之间存在非绝热耦合.此外,采用Lanczos算法预测了基态N_2H分子的振动能级.     

PP体系双荧光及分子内电荷转移的理论研究

用含时密度泛函理论（TDDFF）对PP（5-phenyl-5H-phenanthridin-6-one）分子进行了量子化学计算．实验观察到该分子具有双荧光和分子内电荷转移（ICT）特征．理论计算采用B3LYP泛函和6-311＋G（2d,p）基组,并用可极化连续介质模型（PCM）处理溶剂效应．基态结构优化表明PP分子为非平面状,苯环和菲啶酮平面的二面角近似等于90．0°．气相和溶剂中低激发态的计算结果表明这些激发态均为局域激发（LE）．通过构建气相和溶液中LE—ICT反应和荧光发射的势能曲线,得到了ICT反应的焓变△H、能垒Ea以及由于结构弛豫所产生的能量差δEFC．势能曲线的分析和发射能的计算显示PP是一个双荧光体系,包含一个LE发射谱和一个红移的ICT谱．考虑了溶剂效应的计算结果表明,双荧光的产生是由于在ICT反应过程中分子构型的变化,即苯环和菲啶酮单元由相互垂直变成了共平面．     

叠氮化氰的光解离机理

采用多参考态方法,在MRCI+Q//CAS(10,9)/6-311+G(2df)水平上对叠氮化氰(N3CN)的光解离机理进行理论研究.优化得到基态(S0)和低激发态(S1、S2、T1)势能面上的极小点、过渡态、内转换交叉点(IC-S1/S0)和隙间窜跃交叉点(ISC-S1/T1)的结构和能量,构建反应势能面.在MRCI+Q//CAS(10,9)水平上计算N3CN的垂直激发能,并和实验值进行对比.结果表明,在S0、S1、S2和T1态势能面上,N—N键断裂生成N2+NCN是主要解离途径,而C—N键断裂通道是次要通道.实验观测到220 nm处的吸收峰对应分子由S0态到S1态的激发,对应主要光解离产物为NCN[a1△g];而在275 nm处的吸收峰则对应分子被激发到T1态,然后直接生成基态产物NCN[X3Σg-].我们的理论结果与实验测量符合得很好.     

环丙酮光解离和热异构机理的从头算研究

运用精确的量子化学计算方法CASSCF, B3LYP和MP2, 结合cc-pVDZ基组, 优化了环丙酮的基态和激发态势能面上的驻点结构, 计算了它们的相对能量. 在此基础上, 深入探讨了环丙酮光解离反应的机理. 在292～365 nm波长的光的激发下, 环丙酮被激发至S₁态, 最可能的初始过程是α C—C键断裂. 我们的理论研究发现, 在α C—C键断裂途径上, 存在基态和第一激发势能面的交叉点, 它在随后的反应过程中起着重要作用. 一方面可形成单态双自由基中间体, 然后发生另一个C—C键的断裂, 生成基态产物一氧化碳和乙烯. 另一方面, 经过S₁/S₀交叉点可以回到热的基态. 在这种情况下, 体系具有足够的能量, 克服基态途径上的势垒, 生成同样的基态产物乙烯和一氧化碳. 此外, 还对环丙酮基态异构化反应进行了理论研究.     

气相中CrO2+活化甲烷C-H键的理论研究

用密度泛函UB3LYP/6-311 G**方法计算研究了气相中CrO 2(2A1/4A")活化甲烷C—H键的微观机理,找到了四条反应通道.对其中涉及的两态反应(TSR)进行了分析,并对影响反应机理和反应速率的势能面交叉现象(potentialenergysurfacescrossing)进行了详细讨论,进而运用Hammond假设和Yoshizawa等的内禀坐标单点垂直激发计算的方法找出了一系列势能面交叉点[crossingpoints(CPs)],并作了相应的讨论.进一步用碎片分子轨道理论[fragmentmolecularorbital(FMO)]对TS1中的轨道相互作用进行了分析,解释了CrO2 活化甲烷C—H键的机理.     

竹红菌甲素光敏活性的量子化学研究

利用密度泛函B3LYP/6-31G^*方法对茈醌类光敏剂竹红菌甲素hypocrellin A(HA)及其模型化合物的结构性质和分子内氢传递(IHT)过程进行了系统的计算研究,比较了各侧链对分子结构和IHT过程的影响.利用CIS/6-31G^*方法对HA的活性中心苝醌(PQ)及与其结构类似的一系列化合物激发态的IHT过程进行了研究.得到的主要结论包括:(1)常温下,处于基态的HA分子能够进行快速的分子内氢传递.(2)HA的几种模型化合物在基态时的IHT势垒、分子内电荷分布与HA差别很小,这说明侧链对IHT过程的影响不大.(3)HA模型化合物的IHT势垒与氧氢键键长变化和氢键键长变化呈良好的线性关系.(4)IHT反应中伴随着一个电荷分离过程,在氢传递过程中占主导地位的是静电相互作用,这说明此IHT过程本质上是质子转移过程.(5)共轭结构对该类分子的激发态IHT过程具有重要影响,总的趋势是对小共轭体系,单重激发态和三重激发态IHT反应的势能曲线分离,随着分子共轭结构的增大,两个激发态势能曲线逐渐接近,发生交叉的可能性以及交叉的程度也随之增大,即从单重态到三重态发生系间窜越的可能性也随之增大.由于分子内氢传递导致单重激发态和三重激发态势能曲线交叉,致使发生系间窜越,使体系三重态量子效率显著提高,从而提高了茈醌类光敏剂的光敏活性.这说明IHT过程对该类分子保持其光敏活性具有重要的意义.     

基于异噁唑酮类份菁染料的激发态分子内质子转移的研究

运用量子化学理论计算方法研究了3-甲基-4-(1H-吲哚-3-次甲基)-异噁唑-5-酮(A)及其衍生物份菁染料的激发态分子内质子转移性质.研究表明:在基态3种染料AH(R=H),AO(R=—O(H3))和AP(R=—O(H2Ph))只存在酮式构型,在激发态AH与AP存在酮式和烯醇式2种构型,而AO存在酮式、烯醇式和仲胺式3种构型.红外光谱表明化合物从基态跃迁到激发态存在分子内的氢键增强作用,势能曲线显示激发态的质子转移为放热反应且能垒较低,通过分析电子光谱得到具有较大斯托克位移的激发态分子内质子转移的荧光发射峰,前线分子轨道理论计算进一步说明了其质子转移的发生过程.     

金属四重键化合物M2X4（PMe3）4（M=Cr，Mo，W;X=F，CI，Br，I）结构和电子光谱的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论方法，在TZ2P-STO基组水平下，对金属四重键化合物M2Cl4（PMe3）4（M=Cr，Mo，W）和Mo2X4（PMe3）4（X=F，Cl，Br，I）的几何结构进行优化，分析了电子结构，并运用TDDFT方法对其低占据激发态进行了计算．考虑相对论效应的ZORA方法能够较好地重现M2X4（PMe3）4的几何结构．M2X4（PMe3）4的电子结构分析表明其d电子的组态为σ^2π^4δ^2，前线轨道能级顺序为πlig〈πd／σd〈δd〈δd^＊．金属原子和卤素配体的改变虽然使轨道能量发生变化，但没有影响轨道的排布顺序．TDDFT方法对M2Xa（PMe3）4δd→δd^＊和π→δd^＊跃迁能量的计算较为准确，对πlig→δd^＊（LMCT）跃迁能量的计算误差较大．金属原子、卤素配体以及相对论效应对激发能的影响可以根据分子轨道能级的变化给予解释．     

两种烷基碘化物分子理论研究及其发射谱测量

利用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法, 对烷基碘化物分子C2H2F3I和n-C3H4F3I的C—I解离势能曲线进行了理论计算, 并采用B3LYP方法和MPn(n=2, 3, 4)方法精确计算了C—I键解离能. 解离能计算进行了零点振动能(ZPVE)校正, 并运用完全均衡校正法对基函数重叠误差(BSSE)进行校正. 利用微波放电激励方法, 对C2H2F3I和n-C3H4F3I的发射谱进行观测. 实验结果表明, 通过微波放电激励这两种分子, 均可产生1315 nm发射谱, 说明利用微波放电可使C2H2F3I和n-C3H4F3I分子的C—I键解离, 从而产生碘原子.     

CH_2=CClF→(hv) ·CH=CClF+H光解反应的理论研究

采用UHF,CIS和CASSCF方法,在aug-cc-pvdz基组水平上对CH2=CClF?h?v→?CH=CClF+H的光解反应通道及其后续反应作了研究.计算表明:分子吸收一个光子后,在第一电子激发态(S1)经过一个过渡态解离与Cl原子同侧的C—H键,这与用CIS方法计算垂直激发得到的π→σ*C-H跃迁及其对Frank-Condon点的计算中分子的单占轨道和键电荷密度变化所预测的结果是一致的.光解产物?CH=CClF(基态)还可再发生反应,经过渡态解离C—Cl键或是C—F键.     

LiBe+分子基态及其低电子激发态

采用Davidson校正的多参考组态相互作用方法(MRCI+Q)和多参考平均二次耦合团簇方法(MRAQCC)结合基组ROOS-ANO-TZP得到了LiBe+分子基态(x1∑+)以及六个低电子激发态(a3Σ+,b3∏,A1∑+,B1∏,c3∑+,C1∑+)的势能曲线(PECs).计算结果表明:X1∑+,a3∑+,b3∏和...     

二溴代烷烃的紫外光解动力学研究

利用飞行时间质谱装置研究了234和267nm激光作用下二溴甲烷、二溴乙烷、二溴丙烷和二溴丁烷分子的光解离过程．研究表明二溴代烷烃分子在紫外激光的作用下主要是断裂C—Br键解离出一个Br原子,并且存在两种可能的布居：基态Br(^2P3/2^0)和激发态Br^*(^2P1／2^0)．通过共振增强多光子电离技术探测两种光解产物布居的分支比．对比得到了分子构型对称性不同的二溴代烷烃的分支比,提出了两种假设的光解离模型．     

LaH2分子基态（C2V,X2A1）的势能函数

在QCISD水平上基于相对论紧致有效势（RCEP:Relativistic Compact Effective Poten-tial)方法优化出的LaH2分子的基态为C2v(X2A1)构型,其∠HLaH=124.4°、平衡核间距Re=2.1945A和离解能De=5.599eV,并计算出谐振频率：v1=1216.521cm-1、v2=1087.417cm-1和v3=2156.9572cm-1。在此基础上,应用多体项展式理论,导出了基态LaH2的分析势能函数,该势能表面准确地再现了LaH2(C2v)平衡结构,并根据势能函数等值图讨论了H+LaH反应和La+H2反应的势能面静态特征,结果表明在La+H2通道上存一个能垒为1.6eV的鞍点,而H+LaH反应通道是无阈能的。