本文關(guān)鍵詞：芳香π體系與離子間相互作用的理論研究

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【摘要】：1、陰離子-p相互作用普遍存在于自然界中,這種弱相互作用在設(shè)計催化劑、超分子自組裝、中性陰離子受體和轉(zhuǎn)運體等方面有著巨大的潛在應(yīng)用。對于這種弱相互作用,目前最大的挑戰(zhàn)就是設(shè)計出高選擇性的陰離子受體和通道。本文采用量子化學的相關(guān)計算方法對一系列陰離子-p復(fù)合物進行了詳細的理論研究,這些結(jié)果將會給具體的實驗研究提供理論依據(jù)。(1)、采用M062X結(jié)合MP2方法在6-311++G(d,p)基組水平上對一系列氰尿酸及其含硫衍生物以及它們的鹵素取代衍生物與氯陰離子之間形成的陰離子-p復(fù)合物進行了研究。通過這些復(fù)合物的結(jié)構(gòu)和能量特征、電荷轉(zhuǎn)移以及分子中的原子(AIM)分析,表明鹵素取代可以用來調(diào)節(jié)氰尿酸及其衍生物與陰離子之間相互作用的強度。定域分子軌道能量分解分析(LMO-EDA)表明交換和靜電能對總的相互作用能的貢獻最大,極化能也有利于陰離子-p復(fù)合物的形成。最后,溶劑效應(yīng)減弱了陰離子-π相互作用,且溶劑介電常數(shù)越大,這種變化越明顯。溶劑中的鹵素取代效應(yīng)與氣相中的一致。(2)、在MP2/aug-cc-p VDZ理論水平上對氮雜蒽環(huán)C14-2mH10-2m N2m(m=1、2、3)與氯陰離子之間形成的陰離子-p復(fù)合物進行了研究。結(jié)果表明不同位置上的N雜原子對于陰離子-π相互作用的貢獻不同,此外,隨著氮原子數(shù)目的增加,陰離子-p相互作用增強。能量分解分析表明,當氯陰離子位于芳環(huán)正上方的時候,靜電力的貢獻最大;而當氯陰離子偏離了芳環(huán)中心時,交換、排斥、極化和色散項的影響變大。此外,色散能在陰離子-p相互作用中的貢獻不可忽略。2、中性閉殼層的團簇B_(10)因其與石墨烯之間相似的性質(zhì)已經(jīng)成為大量研究的主題。本文通過MP2方法對中性B_(10)-nAln(n=0、1、2)的平面或擬平面的結(jié)構(gòu)和性能進行研究,結(jié)果表明Al原子的取代效應(yīng)可以減弱B_(10)的穩(wěn)定性,且穩(wěn)定性減小的順序為B_(10)、B9Al、B8Al2。此外,團簇B_(10)-nAln(n=0、1、2)與鋰離子之間可以發(fā)生有效的相互作用,且作用能增加的順序為B_(10)?Li+B9Al?Li+B8Al2?Li+,與團簇B_(10)-nAln(n=0、1、2)穩(wěn)定性的變化相反。而它們之間的相互作用表明中性的平面或擬平面B_(10)-n Aln(n=0、1、2)團簇在設(shè)計新的中性陽離子受體,或作為石墨烯替代材料在新型鋰離子電池陰極材料設(shè)計中具有潛在的應(yīng)用前景。
【學位授予單位】：山西師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O641.3

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本文編號：1256065