导　　师： 王荣顺

学科专业： G0304

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 东北师范大学

摘　　要： 本文主要做了三方面的工作如下：第一部分是苯胺激发态动力学方面的研究；第二部分为甲醛与臭氧的反应机理和动力学的研究；第三部分是乙醛与甲氧基自由基的反应机理和动力学的研究。在苯胺激发态动力学方面的研究中，我们首先需要构建模型哈密顿函数，耦合多方面的参数，这里包括了苯胺的六个电子态。采用K ppel等人的二次振动耦合哈密顿算符。这些参数是通过拟合大量的运动方程耦合簇原理，以及双激发的EOM-CCSD方法得到的。在4.0–6.0eV区域进行了吸收光谱的计算和分析。基于二次振动耦合模型的哈密顿算符用于研究苯胺的电子吸收光谱。拟合了大量的EOM-CCSD计算结果得到模型哈密顿函数的参量。与CASSCF和SAC-CI相比，EOM-CCSD方法得到的结果在第二个ππ*态附近有2个3p里德伯态。采用CR-EOM-CCSD(T)方法得到的结果与EOM-CCSD一致。采用模型哈密顿函数，波包传播计算了激发到A (ππ*)和B (π*/3s)态的吸收光谱，其中发现A (ππ*)和C (3pz)有强烈的耦合作用。对于A (ππ)光谱，线性偶极激发算符，以及Herzberg-Teller效应的运用显得至关重要。激发到E (ππ)的光谱，通过模型哈密顿函数能非常好的表示出来。短时动力学研究表明，D (3py)和C (3pz)态表现活跃。但是实验提出的从E (ππ)态到基态的最有可能的路径没有包含在模拟中，因为在模型中没有设置S1/S0交叉点的存在。所以下一步的工作希望能找出更合理的模型势能函数，包含更合理的构型区间。第二部分研究了甲醛与臭氧的反应机理和动力学性质。甲醛和臭氧广泛存在于地球表面大气层中。近些年，臭氧机被用来―减少‖室内污染物。然而通过臭氧机与室内不饱和有机物的反应会产生醛类产物，这使得室内污染物并没有减少，反而加大了危害。尽管甲醛和臭氧的反应在很早就开始了研究，但是远没像乙醛与臭氧反应那样受到重视。Li等人开展了用臭氧去除室内甲醛的实验研究，结果发现其反应速率低，效果不佳。采用BMC-CCSD//BHandHLYP/6-311+G(d,p)方法计算了甲醛(CH2O)和臭氧(O3)在单重态和三重态上的势能面。提出了多条可能的异构化和解离反应路径。在单重态和三重态势能面上均找到了氢提取，氧提取，碳加成消除这三类反应通道。反应的主要通道是通过氢提取过程生成HCO和HOOO。采用过渡态(TST)理论和多通道RRKM理论计算了多个温度和压力下主要通道的反应速率和总速率，反映出温度强依赖和压力弱依赖的性质。第三部分是乙醛与甲氧基自由基的反应机理和动力学性质的研究。甲氧基是有机物燃烧的重要中间体，特别是在挥发性有机化合物的氧化过程中，广泛存在。此外，乙醛虽然是一种大气污染物，但也能用来消除空气中部分挥发性有机化合物。不管是生物作用还是人类活动，都大量产生这两种物质。甲氧基作为最小的烷氧基与乙醛这种最典型的醛类反应的研究，有很重要的意义。采用了密度泛函(B3LYP)理论和从头算电子相关(MP2)方法，结合6-311+G(d,p)基组进行了构型的优化。因MP2方法有较大的自旋污染，且与实验构型比较也没有B3LYP方法好，所以采用了B3LYP优化后的构型。在BMC-QCISD//(U)B3LYP/6-311+G(d,p)水平下进行了势能面的系统研究，发现醛基中的氢提取，生成CH3CO和CH3OH为主反应，与实验结果一致。并得出在298K时的速率常数为8.73E-15cm3molecule-1s-1，与实验结果符合得非常好(8.30E-15cm3molecule-1s-1)。对于形成P3和P4的加成消除反应通道，我们推测不是传统的醛类的亲核加成消除反应，但可以用轨道理论进行解释。中间体IM1通过乙醛的HOMO(π轨道)和甲氧基中的LUMO(π*轨道)加成得到。运用过渡态理论和多通道的RRKM理论，我们发现该体系对温度有强依赖，氢提取对压力没有依赖，加成消除反应对压力有一定的依赖，但是在总速率中所占比率太小，所以总反应对压力是没有依赖的。

关 键 词： 自由基 反应机理 势能面 速率常数 理论 动力学

分 类 号： [O643.1]

领　　域： [理学] [理学]