若干单分子反应及分子团簇稳定性的理论计算研究

超分⼦材料——发展新型材料的突破⼝超分⼦组装是⾃下⽽上创造新物质和产⽣新功能的重要⼿段。

利⽤该⽅法可以构筑多级组装结构，获得动态、多功能及⾼性能的超分⼦材料。

超分⼦材料中分⼦间的可逆弱相互作⽤为组装体的结构形态与功能调控提供了可能，从⽽赋予材料以刺激响应性以及⾃修复等优异性能。

在分⼦化学研究中，⼈们在不断深化对经典化学键认识的同时，也更多地认识到了分⼦间相互作⽤的重要性。

到了20世纪70年代，法国的J. M. Lehn教授提出超分⼦化学的概念，并因此在1987年与其他两位美国学者⼀起荣获诺贝尔化学奖，将超分⼦化学、分⼦识别和主客体化学推向科学发展的前沿，从此开启了⼈类利⽤超分⼦化学认识世界的新层⾯。

到了今天，超分⼦相互作⽤不仅被各个领域的科学家⼴泛接受，⽽且被⽤于获得⼤量⽤传统⽅法难以获得的新材料。

吉林⼤学的研究集体在国际合作中，在德国科学院院⼠H.Ringsdorf教授（德国Mainz⼤学）和法国科学院院⼠J. M. Lehn教授（法国Strasbourg⼤学）等的引领下，于20世纪80年代末进⼊超分⼦化学研究领域。

为了推动超分⼦研究在国内的开展，吉林⼤学沈家骢教授和张希教授与两位国际先驱者于90年代共同组织了包括“超分⼦体系⾹⼭科学会议”在内的⼀系列超分⼦化学⽅⾯的国际会议，以超分⼦体系（supramolecular system）为中⼼课题，不仅提⾼了对超分⼦发展的认识，也在国内培养了⼀批研究⾻⼲，有效地推动了国内相关研究的快速发展。

吉林⼤学的超分⼦体系研究以层层组装复合膜与纳⽶微粒为起点，以能源材料（发光）为重点，聚焦在超分⼦结构构筑与功能导向的超分⼦材料，并以发现新结构作基础、功能扩展和材料导向为⽬标。

研究集体依托“超分⼦结构与材料教育部重点实验室”开展⼯作，并于2010年正式升格为国家重点实验室。

实验室围绕超分⼦材料的核⼼⽬标，从基础做起，开展系统研究。

⽬前已经发展和建⽴了若⼲个超分⼦材料体系，如超分⼦光电材料体系、以⾦属-离⼦簇为基元的⽆机-有机杂化体系、微粒复合材料体系、精准组装动态材料体系，以及蛋⽩质组装体系等，这些都将在本书逐章加以介绍。

团簇物理研究王丽丽摘要：团簇物理在发展过程中，从原子核物理、凝聚态物理和原子分子物理等学科引入了许多概念和方法，构成团簇研究的中心议题，逐渐形成一门介于原子分子物理与凝聚态物理之间的交叉学科。

文章对团簇物理作了简单介绍，从团簇的概念、发展史、研究范畴到它的性质、研究方法。

作为一个初学者，利用gussian03程序包对二、三小原子团簇的结构进行了计算，算出了键长与键角并分析了它们的结构。

关键词：团簇，gussian03，团簇结构，密度泛函理论（DFT）模型STUDY ON CLUSTER PHYSICSAbstract: In the development of claster physics many concepts and methods have been introduced from atomic and molecular physics ,nuclear physics and matter physics , forming an interdisciplinary field between atomic and molecular physics on the one hand and condensed matter physics on the other .Key words: claster ,gaussian03, structure of claster, DFT1、引言团簇的研究开始于上个世纪七十年代，到了八十年代有了较大的发展。

由于团簇的知识构成的特殊性，即它是从原子分子物理、凝聚态物理、表面科学、量子化学、材料科学，甚至核物理学引入了概念和方法，构成其知识框架。

所以团簇物理是一门交叉学科，它的研究需要掌握原子分子、量子化学、凝聚态、电子计算机技术等一系列的知识。

在前一阶段的调研中我阅读了王广厚的《团簇物理学》，这本书较全面的介绍了团簇的合成、结构、性质等，还有四川大学毛华平的博士学位论文《金、铜、钇小团簇的几何结构、势能函数、能级分布和电子特性研究》等一些文章涉及到团簇的性质的研究，对于结构的计算只是简单介绍而没有具体阐述。

单原子和纳米团簇协同作用机制1. 概述单原子催化剂和纳米团簇催化剂作为近年来材料科学领域的研究热点，已经在能源转换、环境保护、化学合成等领域展现出了巨大的应用潜力。

而这两种催化剂之间的协同作用机制，一直是科学家们关注的焦点之一。

本文将通过探讨单原子和纳米团簇在催化剂中的共同作用，从而揭示二者的协同作用机制。

2. 单原子催化剂的特点单原子催化剂是指将单个原子担载在催化剂的载体上，在催化反应中发挥作用的一类催化剂。

单原子催化剂具有以下特点：（1）高活性：由于单原子催化剂具有大量的活性位点，因此在催化反应中表现出更高的活性；（2）高选择性：单原子催化剂由于其特殊的电子结构和表面性质，能够实现对特定反应产物的高选择性催化；（3）稳定性：单原子催化剂能够防止金属团簇的团聚和脱落，在催化过程中表现出较高的稳定性。

3. 纳米团簇催化剂的特点纳米团簇催化剂是近年来新兴的一类催化剂，具有以下特点：（1）尺寸效应：纳米团簇催化剂的粒径介于纳米尺度，表现出明显的尺寸效应，表面原子数有限，残余原子电子结构不同，导致特殊的电子特性，表现出新颖的催化性能；（2）高比表面积：纳米团簇催化剂具有较高的比表面积，能够提供更多的活性位点，从而增强催化性能；（3）结构可调性：纳米团簇催化剂可以通过控制其合成方法和条件来调控其结构，实现对催化性能的精细调控。

4. 单原子和纳米团簇的协同作用单原子催化剂和纳米团簇催化剂在协同作用中常常展现出以下几种方式：（1）共同提供活性位点：单原子催化剂和纳米团簇催化剂能够相互补充，共同提供更多的活性位点，从而增强催化性能；（2）电子传递：单原子催化剂和纳米团簇催化剂之间可以通过电子传递的方式相互作用，从而调节催化反应的活性和选择性；（3）表面修饰：单原子催化剂和纳米团簇催化剂可以通过表面修饰的方式相互作用，从而提高催化剂的稳定性和循环使用性；（4）杂化组装：单原子催化剂和纳米团簇催化剂可以通过杂化组装的方式相互作用，形成复合催化剂，从而发挥协同效应。

简单炔基和硫醇配体构筑银簇的研究综述高香玲;周坤【摘要】高核银簇由于其结构的多样性和潜在的应用价值受到越来越多的关注.但是由于自组装的不可预测性,合成具有特殊功能性的高核银簇仍是一项巨大的挑战.综述了近年来本课题组在采用叔丁基炔银和叔丁基硫醇银配体构筑银簇的研究进展,介绍了这些银簇的合成策略,研究了其形成规律,分析了其纯度、形貌、溶液稳定性,对其潜在的发光、电化学等性质进行了探究,并对这类银簇材料的应用前景和发展方向进行了展望.【期刊名称】《辽宁石油化工大学学报》【年(卷),期】2019(039)003【总页数】10页(P1-10)【关键词】银簇;多金属氧酸盐;自组装;发光性质【作者】高香玲;周坤【作者单位】辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺 113001【正文语种】中文【中图分类】O61金属簇合物在结构、键合方式和性质等方面都不同于单核配合物[1-9]。

因此，近年来金属簇合物在合成、材料、催化、生物、医学以及理论化学等领域引起了越来越多的关注。

第IB族金属（铜、银和金）在形成簇合物的过程中，往往倾向于金属-金属间相互作用产生高核簇合物[10-11]。

特别是高核银簇越来越受到人们的关注，不仅是由于银原子具有万能的配位模式和可接受的价格，而且还因为其易于与软碱配位得到具有多样的高核结构。

含C≡C-、N、P和S的配体是构筑高核银簇的重要有机配体[12-18]。

D.Fenske、郑南峰、王泉明、A.Desireddy、臧双全和孙頔等课题组成功地构筑了一系列高核银簇化合物[19-24]。

其中，金属银核的数量从几、几十甚至到几百个不等[25-27]。

然而，通过一锅法获得的一些银硫簇化合物，其中Ag原子和S原子的排列常常是无序的，并且他们的结构和性质也是难以预测和控制[22]。

因此，通过银和有机配体自组装形成复杂而精确的银簇是一个巨大的挑战。

化学例行研究中的理论计算方法化学是自然科学中的一门基础科学，研究的是物质的组成、结构、性质，以及与其它物质之间的相互作用。

在化学研究中，理论计算方法作为非实验手段之一，具有重要的作用。

本文将从基本概念入手，介绍化学例行研究中常用的理论计算方法，并探讨它们的优缺点。

一、基本概念理论计算方法是指利用物理、化学等学科的理论知识和计算机技术，对化学分子的结构、性质、反应等进行计算模拟的方法。

其基本流程如下：1.建立模型：根据实验数据或先前的理论知识，将分子构建成几何结构，并确定所需计算的参数。

2.计算参数：将建立的模型输入计算机程序，利用量子力学等现代化学理论计算所需的参数。

3.分析结果：将计算所得的参数进行数据处理和分析，并与实验结果进行对比。

二、常用的理论计算方法1.分子轨道理论（Molecular Orbital Theory，简称 MO）分子轨道理论是理论化学中的一个基本理论，它认为，分子中的电子存在于共价键中的一种名为分子轨道的描述性电子态中。

在分子轨道理论中，化学键可以被认为是来自于两个原子的原子轨道的一种线性组合。

利用分子轨道理论，可以计算分子的结构、能量、电荷分布等性质。

分子轨道理论被广泛应用于物质结构的计算和预测，例如有机分子的电离能和吸收光谱等。

2.密度泛函理论（Density Functional Theory，简称 DFT）密度泛函理论是一种计算电子结构的量子力学方法，它对分子体系所受的电荷密度和势能进行计算，从而提供有关分子结构和属性的信息。

DFT是一种最为广泛应用的计算方法之一，其计算速度快、适用于大分子和复杂分子体系。

DFT在生物学、药学、材料科学等领域得到了广泛应用，例如新材料的设计、药效预测等。

3.分子动力学模拟（Molecular Dynamics Simulation，简称 MD）分子动力学模拟是一种基于牛顿运动定律计算分子在众多条件下的运动轨迹和相互作用的方法。

分子动力学模拟可以在分子水平上模拟分子内部和分子之间的动态行为。

第３９卷　第１期 ２０２４年３月 西　南　科　技　大　学　学　报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．１ Ｍａｒ．２０２４ＤＯＩ：１０．２００３６／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７１ ８７５５．２０２４．０１．００２收稿日期：２０２３－０３－３１；修回日期：２０２３－０５－０８基金项目：国家自然科学基金项目（２２０７５２６０）；四川省自然科学基金面上项目（２０２２ＮＳＦＳＣ０２８８）作者简介：第一作者，董秦（１９９８—），女，硕士研究生；通信作者，杨海君（１９７６—），男，教授，研究方向为新型有机功能材料、新型含能材料合成及性能研究，Ｅ ｍａｉｌ：ｙａｎｇｈａｉｊｕｎ＠ｓｗｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ１，３，５－三（甲硝胺基）－２，４，６－三硝基苯的合成、单晶结构与性能董　秦　唐思宇　罗郑航　杨海君（西南科技大学材料与化学学院　四川绵阳　６２１０１０）摘要：以１，３，５－三氯－２，４，６－三硝基苯（化合物１，ＴＣＴＮＢ）为原料，经甲胺化、硝化反应得到１，３，５－三（甲硝胺基）－２，４，６－三硝基苯（化合物３）。

优化合成工艺获得了制备的最佳工艺条件，总产率达７４．７％。

采用傅里叶红外光谱仪、核磁共振仪、差示扫描量热仪、热重分析仪和Ｘ射线单晶衍射仪等对化合物３及其中间产物进行了表征。

单晶数据显示，化合物３晶体属于三斜晶系，Ｐ１空间群。

采用Ｋｉｓｓｉｎｇｅｒ法、Ｒｏｇｅｒｓ法和Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ法计算化合物３的表观活化能Ｅａ为１５７．８１ｋＪ·ｍｏｌ－１，指前因子Ａ为１２．７９×１０１６ｍｉｎ－１，分解速率常数ｋ为２．９１×１０－１１，热爆炸临界温度Ｔｂ为２０６．５２℃。

采用Ｋａｍｌｅｔ－Ｊａｃｏｂｓ半经验方程预测化合物３的爆速为７９９０ｍ·ｓ－１，爆压为２６．６ＧＰａ。

关键词：含能材料　多硝基芳烃　合成　热分解动力学　爆轰性能中图分类号：ＴＪ５５；Ｏ６４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１－８７５５（２０２４）０１－０００９－０９Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，ＣｒｙｓｔａｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ１，３，５ Ｔｒｉｓ（ｍｅｔｈｙｌｎｉｔｒｏａｍｉｎｏ）－２，４，６ ｔｒｉｎｉｔｒｏｂｅｎｚｅｎｅＤＯＮＧＱｉｎ，ＴＡＮＧＳｉｙｕ，ＬＵＯＺｈｅｎｇｈａｎｇ，ＹＡＮＧＨａｉｊｕｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｉａｎｙａｎｇ６２１０１０，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：１，３，５ Ｔｒｉｓ（ｍｅｔｈｙｌｎｉｔｒｏａｍｉｎｏ）－２，４，６ ｔｒｉｎｉｔｒｏｂｅｎｚｅｎｅ（３）ｗａｓｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｔｈｒｏｕｇｈｍｅｔｈｙｌａｍｉｎａｔｉｏｎａｎｄｎｉｔｒａｔｉｏｎｓｔａｒｔｉｎｇｆｒｏｍ１，３，５ ｔｒｉｃｈｌｏｒｏ－２，４，６ ｔｒｉｎｉｔｒｏｂｅｎｚｅｎｅ（１，ＴＣＴＮＢ），ｏｆｗｈｉｃｈｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄｗｉｔｈａｔｏｔａｌｙｉｅｌｄｕｐｔｏ７４．７％．Ｃｏｍｐｏｕｎｄ３ａｎｄｉｔｓｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＦＴ－ＩＲ，ＮＭＲ，ＤＳＣ－ＴＧ，Ｘ ｒａｙｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ，ｅｔｃ．Ｃｒｙｓｔａｌｄａｔａｓｈｏｗｃｏｍｐｏｕｎｄ３ｃｒｙｓｔａｌｂｅｌｏｎｇｓｔｏａｔｒｉｃｌｉｎｉｃｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｓｐａｃｅｇｒｏｕｐＰ１．Ｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｃｏｍｐｏｕｎｄ３ｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙＫｉｓｓｉｎｇｅｒ，ＲｏｇｅｒｓａｎｄＡｒｒｈｅｎｉｕｓｍｅｔｈｏｄｓ，ｓｈｏｗｉｎｇｔｈａｔｔｈｅａｐｐａｒｅｎｔａｃｔｉｖａｔｉｏｎｅｎｅｒｇｙ，Ｅａ，ｉｓ１５７．８１ｋＪ·ｍｏｌ－１，ｔｈｅｐｒｅ ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌｆａｃｔｏｒ，Ａ，ｉｓ１２．７９×１０１６ｍｉｎ－１，ｔｈｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｒａｔｅｃｏｎｓｔａｎｔ，ｋ，ｉｓ２．９１×１０１１，ａｎｄｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｅｘｐｌｏｓｉｏｎｃｒｉｔｉｃａｌｐｏｉｎｔ，Ｔｂ，ｉｓ２０６．５２℃．Ｔｈｅｄｅｔｏｎａｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｄｅｔｏｎａｔｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｃｏｍｐｏｕｎｄ３ｗｅｒｅ７９９０ｍ·ｓ－１ａｎｄ２６．６ＧＰａｔｈｒｏｕｇｈＫａｍｌｅｔ－Ｊａｃｏｂｓｅｑｕａｔｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｅｎｅｒｇｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌ；Ｐｏｌｙｎｉｔｒｏａｒｅｎｅ；Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ；Ｔｈｅｒｍａｌｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓ；Ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ 多硝基苯类单质炸药是重要的含能材料［１］。