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第一届全国光功能材料青年学者研讨会2018

作者：吴义室姚建年付红兵中国科学院化学研究所分子动态与稳态结构国家重点实验室天津大学理学院天津化学化工协同创新中心首都师范大学化学系光功能材料与器件北京市重点实验室

单重态激子裂分(Singlet exciton fission, SF)是有机材料中的多激子产生过程,是指吸收一个光子产生的单重激发态分子与临近的另一基态分子相互作用,形成两个三重激发态的过程。通过SF,(吸收)一个光子将产生两个激子,这种多激子效应在... 详细信息

单重态激子裂分(Singlet exciton fission, SF)是有机材料中的多激子产生过程,是指吸收一个光子产生的单重激发态分子与临近的另一基态分子相互作用,形成两个三重激发态的过程。通过SF,(吸收)一个光子将产生两个激子,这种多激子效应在光电转换、光催化、光检测等领域具有重要的应用。目前报道的绝大多数SF都是分子间的裂分过程,需要满足一定的能量条件,并且分子间存在有效的电荷耦合作用。在阐明分子参数(能量条件和分子间耦合作用)与激子裂分过程的构效关系基础上,我们发展了一类具有反芳香性的苯并芴搭烯(SDP)分子骨架体系,表现出高效的分子内单重态裂分。更重要的是,产生的三重态激子对在薄膜中可进一步发生三重态的激子迁移(Exciton diffusion, ED),得到两个空间分离的长寿命三重态。这一工作拓展了新的分子内裂分体系,阐明了分子内裂分的微观机制,为进一步的基础研究和光电应用提供了参考依据。

关键词：有机光电材料激子裂分电荷耦合三重态激子对

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异核氧化物团簇与小分子的反应研究

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化学进展 2016年第4期28卷 401-414页

作者：赵艳霞何圣贵中国科学院化学研究所分子动态与稳态结构国家重点实验室北京分子科学国家实验室北京100190

研究气态条件下异核氧化物团簇与小分子的反应,可从分子水平揭示多组分氧化物催化剂中的各组分在化学转化中的作用,为理性设计和氧化物催化剂改进提供理论基础。本文综述了异核氧化物团簇活化和转化小分子的研究新进展,讨论了异核掺杂... 详细信息

研究气态条件下异核氧化物团簇与小分子的反应,可从分子水平揭示多组分氧化物催化剂中的各组分在化学转化中的作用,为理性设计和氧化物催化剂改进提供理论基础。本文综述了异核氧化物团簇活化和转化小分子的研究新进展,讨论了异核掺杂引起的氧化物团簇局部电荷环境、局部自旋环境以及成键结构的变化对一些重要活性氧物种的反应性的调控,展示了氧化物团簇掺杂贵金属原子所带来的奇特化学反应以及新的反应机理。

关键词：原子团簇异核氧化物活性氧物种贵金属反应机理

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激发态多态密度泛函理论及其在势能面构建和圆锥交叉方面的应用

激发态多态密度泛函理论及其在势能面构建和圆锥交叉方面的应用

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第十三届全国量子化学会议

作者：包鹏中国科学院化学研究所分子动态与稳态结构国家重点实验室

现在主流的绝热态电子结构理论包括波函数理论和密度泛函理论（DFT）。波函数理论,为达到足够精度,必须使用多组态方法,计算量巨大。密度泛函理论计算量低,但由于缺乏静态相关,导致势能面和圆锥交叉错误。我们发展了激发态多态密度泛函... 详细信息

现在主流的绝热态电子结构理论包括波函数理论和密度泛函理论（DFT）。波函数理论,为达到足够精度,必须使用多组态方法,计算量巨大。密度泛函理论计算量低,但由于缺乏静态相关,导致势能面和圆锥交叉错误。我们发展了激发态多态密度泛函理论（MSDFT）,只需使用少数几个或十几个低阶透热态进行组态相互作用就可较精确构建低阶绝热态,计算量与DFT相当。直接构建的透热态基于块定域方法（BLW）和块定域激发方法（BLE）,轨道绝对定域下能量变分最小。在块内使用新发展的单组态激发方法,ΔSCF投影和正交投影方法,得到块定域激发。我们只使用四个定域激发态和四个电荷转移态研究了面对面双萘的一维第一激发态（S1）势能面。所得S1最低能量处的垂直激发能为3.3ev,与实验值3.13ev很接近。我们还研究了HeH的平面垂直运动（He沿He和H的中点运动,H对称垂直运动）势能面。只用11个透热基态和激发态进行组态相互作用,就可以便宜而精确的得到的圆锥交叉。下面是PBE0/aug-cc-pvdz下基态（S0）和S1势能面和圆锥交叉,Full CI（共729个组态）与块定域激发MSDFT几乎完全一致。

关键词：多态密度泛函理论激发态透热态势能面圆锥交叉

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Pt基催化剂在甲醛催化氧化反应中的混晶/界面效应研究

Pt基催化剂在甲醛催化氧化反应中的混晶/界面效应研究

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第十八届全国催化学术会议

作者：于晓琳杨雪芹林梦雅葛茂发中国科学院化学研究所分子动态与稳态结构国家重点实验室北京100190

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紫外光处理对三维Co/rGO催化剂甲醛催化氧化性能的影响

紫外光处理对三维Co/rGO催化剂甲醛催化氧化性能的影响

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第九届全国环境化学大会

作者：杨雪芹于晓琳林梦雅葛茂发中国科学院化学研究所分子动态与稳态结构国家重点实验室北京 100190

甲醛是我国室内环境最为普遍的挥发性有机污染物(VOCs),严重危害人体健康.催化氧化技术具有运行温度低、无二次污染等优势,成为目前甲醛净化最具有前景的方法.

关键词：

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纳米尺寸中性锰氧化物团簇的产生和反应性研究

纳米尺寸中性锰氧化物团簇的产生和反应性研究

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第十五届全国化学动力学会议

作者：陈娇娇袁震李晓娜何圣贵中国科学院化学研究所分子动态与稳态结构国家重点实验室中国科学院大学

对中性氧化物团簇的结构及反应性研究有助于从分子水平上理解凝聚相表面的反应机理。受限于真空紫外光（VUV）极低的产生效率,目前该领域的研究主要集中于产生中小尺寸团簇（10时,吸附活性基本保持不变。该工作首次报道了纳米尺寸中性... 详细信息

对中性氧化物团簇的结构及反应性研究有助于从分子水平上理解凝聚相表面的反应机理。受限于真空紫外光（VUV）极低的产生效率,目前该领域的研究主要集中于产生中小尺寸团簇（<1 nm）,研究纳米尺寸氧化物团簇在技术上存在挑战。锰氧化物材料在生物医学、光催化等领域具有广泛的应用,本研究采用激光溅射的方法制备中性锰氧化物团簇,并研究了其与CH在流动管中的反应,反应后中性锰氧化物团簇经VUV光电离后被飞行时间质谱检测。如图1所示,产生的中性锰氧化物团簇MnO_n（m=5-58;n=8-82）达到了纳米尺寸,其中MnO团簇（1.3 nm）的分辨率高达7270。在（MnO）（N=2-22）团簇与CH的反应中发现,CH的吸附活性具有一定的尺寸效应。当N=3时,吸附活性最大,随后吸附活性随团簇尺寸增大而减小,当N>10时,吸附活性基本保持不变。该工作首次报道了纳米尺寸中性锰氧化物团簇的产生和反应,其研究结果为理解氧化锰材料的反应性和提高其性能提供了理论研究基础。

关键词：纳米尺寸中性锰氧化物团簇高分辨质谱 VUV光电离

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IrAlO6+团簇催化氧化CO

IrAlO6+团簇催化氧化CO

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第十五届全国化学动力学会议

作者：李晓娜姜利学张婷何圣贵中国科学院化学研究所分子动态与稳态结构国家重点实验室中国科学院大学

CO催化氧化是气相和凝聚相反应中的重要模型反应。利用气相团簇实验,在隔离、可控以及可重复条件下,在离子阱反应中研究发现异核金属团簇IrAlO可转移全部氧原子连续氧化六个CO分子,如图1所示（a-f）。IrAlO为目前为止报道的能氧化CO数... 详细信息

CO催化氧化是气相和凝聚相反应中的重要模型反应。利用气相团簇实验,在隔离、可控以及可重复条件下,在离子阱反应中研究发现异核金属团簇IrAlO可转移全部氧原子连续氧化六个CO分子,如图1所示（a-f）。IrAlO为目前为止报道的能氧化CO数目最多且能生成无氧产物的团簇离子。与同族的RhAlO和CoAlO团簇离子与CO的对比研究发现,RhAlO和CoAlO团簇离子与CO反应主要生成RhAlO和CoAlO,表明团簇RhAlO和CoAlO中含有弱吸附的分子氧单元。进一步研究表明,缺氧团簇IrAlO-IrAlO可进一步结合分子O生成产物IrAlO-IrAlO,其可进一步与CO反应,图1（g-i）,而团簇IrAlO和IrAl与O反应剧烈放热,在离子阱实验中导致团簇碎裂,无法观测到O吸附产物;而在高压快速流动管实验中,可观测到IrAl吸附三个O的反应。本研究表明,Ir-Al团簇特殊的催化模式,可作为探索氧储存材料中氧储存及释放过程反应机理的理想模型。

关键词：一氧化碳团簇氧释放氧储存质谱

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VB3+阳离子团簇与CH4的反应研究

VB3+阳离子团簇与CH4的反应研究

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第十五届全国化学动力学会议

作者：陈强何圣贵中国科学院化学研究所分子动态与稳态结构国家重点实验室中国科学院大学

甲烷不仅是一种重要能源,也是生产高附加值化学品的重要原料,高度稳定的甲烷分子的活化转化一直是学术界的重大挑战之一。。最新研究发现,甲烷的硼化反应可以将甲烷C-H键转化为B-C键,但该类型甲烷活化过程需要在高压条件和贵金属基催化... 详细信息

甲烷不仅是一种重要能源,也是生产高附加值化学品的重要原料,高度稳定的甲烷分子的活化转化一直是学术界的重大挑战之一。。最新研究发现,甲烷的硼化反应可以将甲烷C-H键转化为B-C键,但该类型甲烷活化过程需要在高压条件和贵金属基催化剂作用下进行,成本较高。本研究提出将廉价的过渡金属钒制备到硼原子形成的团簇中,研究钒硼化物团簇与甲烷的反应活性,探索其在温和条件活化转化甲烷的可行性。我们采用激光溅射方法产生钒硼阳离子团簇,通过四极杆质量分析器选出感兴趣的团簇,使其在离子阱中与甲烷分子反应,最后利用飞行时间质谱检测团簇分布。实验发现VB阳离子团簇与甲烷反应可以生成VBCH与VH阳离子（Fig.1）,它们分别对应于H2脱附和芳香性硼化物BCH消除反应通道。密度泛函理论计算结果与观测到的实验现象相吻合,其中H脱附反应在热力学上更有利。本研究可在分子层次上揭示甲烷C-H转化成B-C的微观机理,为非贵金属硼化物取代贵金属基催化剂提供研究基础。

关键词：甲烷活化过渡金属硼化物质谱密度泛函计算

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Au+与直链烷烃（C2-C10）反应的研究

Au+与直链烷烃（C2-C10）反应的研究

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第十五届全国化学动力学会议

作者：张婷李子玉何圣贵中国科学院化学研究所分子动态与稳态结构国家重点实验室中国科学院大学

挥发性有机物（VOC）的高灵敏度检测一直以来都是人们特别关注的课题[1]。其中烷烃(C_nH)作为一种重要的大气VOC,由于其极性弱、没有官能团和碳链易断裂的特点,烷烃的化学电离检测面临着巨大的挑战。常用于VOC检测的试剂离子为HO[2],由... 详细信息

挥发性有机物（VOC）的高灵敏度检测一直以来都是人们特别关注的课题[1]。其中烷烃(C_nH)作为一种重要的大气VOC,由于其极性弱、没有官能团和碳链易断裂的特点,烷烃的化学电离检测面临着巨大的挑战。常用于VOC检测的试剂离子为HO[2],由于短链烷烃的质子亲和能小于HO,且长链烷烃易碎裂,以HO的质子转移反应不适用于烷烃的化学电离[3]。为了寻找合适的试剂离子,人们发现单个金属离子或配体保护的金属离子可与烷烃反应[4]。其中,Au反应活性较高,早期的文献报道[5]表明,Au+能与烷烃（C2-C7）发生高效的氢负离子转移反应,产生烷烃的分子离子峰,然而,长链烷烃（C7）很容易发生碎裂。为了解决长链烷烃易碎裂的问题,我们研究了Au与直链烷烃（C2-C10）的反应,不仅确定了Au和烷烃分子反应的机理,还测定了反应速率,重要的是,根据理论计算分析发现,长链烷烃（n≥7）离子富含较高的内能,当缓冲气体压力较低时（ Pa）,其与烷烃的碰撞不足以带走此能量,导致烷烃碎裂。因此我们通过增加缓冲气体压力,利用高气压（200 Pa）缓冲气体的碰撞冷却,使得碳链不断裂。这对烷烃的离子化及大气VOC的检测分析具有重要的意义。

关键词：化学电离烷烃金质谱密度泛函计算

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铜-钒氧化物团簇催化氧化CO反应中的自旋湮灭研究

铜-钒氧化物团簇催化氧化CO反应中的自旋湮灭研究

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第十五届全国化学动力学会议

作者：王丽娜李晓娜何圣贵中国科学院化学研究所分子动态与稳态结构国家重点实验室中国科学院大学

CO氧化是异相催化中重要的模型反应,在很多实际过程中也具有重要应用。CO催化氧化的反应机理一直备受科学家广泛研究,然而CO催化氧化过程中的自旋湮灭问题(2CO+O→2CO),却一直未被考虑。CO催化氧化过程中分子氧的三重态自旋在反应过程... 详细信息

CO氧化是异相催化中重要的模型反应,在很多实际过程中也具有重要应用。CO催化氧化的反应机理一直备受科学家广泛研究,然而CO催化氧化过程中的自旋湮灭问题(2CO+O→2CO),却一直未被考虑。CO催化氧化过程中分子氧的三重态自旋在反应过程中如何发生改变并不清楚。本研究利用团簇模型阐述了O分子自旋湮灭的反应机理。我们利用激光溅射方法,制备了铜-钒氧化物团簇阴离子CuVO。质谱实验研究发现CuVO团簇离子可利用O分子催化氧化CO(图1);而速率曲线拟合结果表明,整个催化氧化过程由六个活性物种构成,如图2b所示,而非三个(图2a)。理论计算结果指出基态CuVO结构为单重态而CuVO的基态电子结构为三重态,本研究也是首次报道的闭壳层团簇离子参与CO的催化氧化反应。结合团簇实验和理论计算,我们得出结论,需要两个O分子连续参与反应,才可导致CO催化氧化过程中三重态自旋的湮灭,即CO催化氧化公式应写成:4CO+2O→4CO。

关键词：一氧化碳氧化自旋湮灭质谱量子化学计算

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