芳香π体系与离子间相互作用的理论研究

发布时间：2017-12-05 20:20

  本文关键词：芳香π体系与离子间相互作用的理论研究

  更多相关文章： 阴离子-p相互作用 氰尿酸 氮杂蒽环 B_(10)团簇

【摘要】：1、阴离子-p相互作用普遍存在于自然界中,这种弱相互作用在设计催化剂、超分子自组装、中性阴离子受体和转运体等方面有着巨大的潜在应用。对于这种弱相互作用,目前最大的挑战就是设计出高选择性的阴离子受体和通道。本文采用量子化学的相关计算方法对一系列阴离子-p复合物进行了详细的理论研究,这些结果将会给具体的实验研究提供理论依据。(1)、采用M062X结合MP2方法在6-311++G(d,p)基组水平上对一系列氰尿酸及其含硫衍生物以及它们的卤素取代衍生物与氯阴离子之间形成的阴离子-p复合物进行了研究。通过这些复合物的结构和能量特征、电荷转移以及分子中的原子(AIM)分析,表明卤素取代可以用来调节氰尿酸及其衍生物与阴离子之间相互作用的强度。定域分子轨道能量分解分析(LMO-EDA)表明交换和静电能对总的相互作用能的贡献最大,极化能也有利于阴离子-p复合物的形成。最后,溶剂效应减弱了阴离子-π相互作用,且溶剂介电常数越大,这种变化越明显。溶剂中的卤素取代效应与气相中的一致。(2)、在MP2/aug-cc-p VDZ理论水平上对氮杂蒽环C14-2mH10-2m N2m(m=1、2、3)与氯阴离子之间形成的阴离子-p复合物进行了研究。结果表明不同位置上的N杂原子对于阴离子-π相互作用的贡献不同,此外,随着氮原子数目的增加,阴离子-p相互作用增强。能量分解分析表明,当氯阴离子位于芳环正上方的时候,静电力的贡献最大;而当氯阴离子偏离了芳环中心时,交换、排斥、极化和色散项的影响变大。此外,色散能在阴离子-p相互作用中的贡献不可忽略。2、中性闭壳层的团簇B_(10)因其与石墨烯之间相似的性质已经成为大量研究的主题。本文通过MP2方法对中性B_(10)-nAln(n=0、1、2)的平面或拟平面的结构和性能进行研究,结果表明Al原子的取代效应可以减弱B_(10)的稳定性,且稳定性减小的顺序为B_(10)、B9Al、B8Al2。此外,团簇B_(10)-nAln(n=0、1、2)与锂离子之间可以发生有效的相互作用,且作用能增加的顺序为B_(10)?Li+B9Al?Li+B8Al2?Li+,与团簇B_(10)-nAln(n=0、1、2)稳定性的变化相反。而它们之间的相互作用表明中性的平面或拟平面B_(10)-n Aln(n=0、1、2)团簇在设计新的中性阳离子受体,或作为石墨烯替代材料在新型锂离子电池阴极材料设计中具有潜在的应用前景。
【学位授予单位】：山西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O641.3

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本文编号：1256065