铁苯基膦配合物均相催化乙酰丙酸乙酯与甲酸反应转化为γ-戊内酯的分子机制

本文基于密度泛函理论,计算了Fe(CF3SO3)2/PP3催化乙酰丙酸乙酯与甲酸反应转化为γ-戊内酯的反应机理。分析了单重态和三重态反应路径的热力学和动力学性质,结果表明除了预催化剂活化出现势能面交叉外,反应主要在三重态势能面上进行,包括以下几个步骤：甲酸盐配位方式重置,β-H消除得到活性催化剂[FeH(PP3)]+,接着乙酰丙酸乙酯的羰基碳和羰基氧接连被质子化得到中间体4-羟基戊酸乙酯,最后质子化的反离子CF3SO3H作为氢转移梭子协助分子内脱醇—关环生成目标产物γ-戊内酯。进一步探讨不同金属苯基膦配合物的催化活性,证实金属适宜的配位能力是筛选催化剂的关键。理论计算结果为优化设计高性能的生物质转化催化剂提供一定的理论指导。     

掺杂对钠离子电池正极材料性能影响机制的研究

钠元素在地壳中的丰度是锂元素的1000倍,资源丰富,价格低廉。同时,钠离子电池负极可采用廉价的铝箔替代铜箔,且低温特性更加优异,在能量型、备用型储能场景均具有较好应用前景,因而钠离子电池被认为是下一代大规模储能技术的理想选择之一。然而,相对锂离子而言,钠离子较大的离子半径和质量极大限制了其在电极材料中的可逆脱嵌,导致电池的工作电压和能量密度相对较低。在钠离子电池材料体系中,正极材料的研究尤为需要长足的进步。本文对现有的典型钠离子电池正极材料进行了综述,包括层状金属氧化物、聚阴离子化合物和普鲁士蓝类化合物,并重点分析了掺杂对钠离子电池正极材料性能的影响。通过元素掺杂可提高材料的循环可逆性、增加其可逆容量、提升钠离子扩散动力学性能,能够在一定程度上改变晶格的性质,增强晶格稳定性、电子导电性、钠离子嵌脱动力学性能等。本文总结了掺杂应用在现有材料中获得的成果,并对正极材料未来的研究方向以及发展前景提出了展望。     

Mn-PNP催化碳酸亚乙酯氢化制甲醇的机理研究

催化氢化CO₂及其衍生物转化为高值化学品甲醇符合“绿色化学”的理念，是CO₂资源利用中最具应用前景的方法之一.本文基于密度泛函理论系统阐明了PNP配位的金属Mn配合物催化CO₂衍生物——碳酸亚乙酯氢化的反应机制.计算结果表明，Mn-PNP首先与氢气反应生成活性催化剂，接着碳酸亚乙酯在Mn—H和N—H物种的协助下经历3次氢化过程得到产物甲醇和副产物乙二醇，其中可能涉及outer-sphere和inner-sphere 2种反应机理，后者的总反应势垒为107.9 kJ·mol^-1,比前者低了27.0 kJ·mol^-1.催化氢化反应沿着inner-sphere路径进行更有利，这可能归因于inner-sphere路径有稳定中间体CH₃O—Mn配合物的形成.进一步探究了配体的取代基效应对金属Mn配合物催化活性的影响，证实强供电子能力的咪唑基团能够增加金属Mn中心的电子密度，一方面不利于Mn—H成键，另一方面可以提高Mn—H物种的亲核性.研究结果为筛选有效催化CO