【摘 要】
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现如今,国际发展主题是“绿色”和“环保”,旨在使清洁能源得到可持续发展,并努力使整个开发和利用过程都具有环境友好性。因此,节能和环保是发展化工产业的一项重要理念。负离子反应在化工产品制备中有着重要应用,并在进一步探究高效合成机理方面发挥着特别意义,而利用含氧小分子及气相负离子探究各类化合物的理化性质己成为目前研究的热点。本文基于密度泛函理论,通过研究气相负离子CHCl·-和MO-（M=Be、B、A
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现如今,国际发展主题是“绿色”和“环保”,旨在使清洁能源得到可持续发展,并努力使整个开发和利用过程都具有环境友好性。因此,节能和环保是发展化工产业的一项重要理念。负离子反应在化工产品制备中有着重要应用,并在进一步探究高效合成机理方面发挥着特别意义,而利用含氧小分子及气相负离子探究各类化合物的理化性质己成为目前研究的热点。本文基于密度泛函理论,通过研究气相负离子CHCl·-和MO-（M=Be、B、Al）与一些中性小分子反应的机理,探究并揭示负离子在大气分子间转化的作用,有望为基于气相负离子的大气绿色、环保研究提出基础性的理论指导。全文分为五章:第一章:首先介绍了量子化学的发展历史和各阶段的标志性成果,其次阐述了气相负离子在大气中的研究、优势和应用,并且从选题依据和研究内容两个方面介绍了本文的具体工作。第二章:对量子化学的基础理论进行归纳总结,主要介绍了薛定谔方程、密度泛函理论、基组、反应势能面和SN2反应机理,以及量子化学计算软件。第三章:采用密度泛函理论的BHand HLYP/aug-cc-p VDZ方法对CHCl·-与甲醛和水反应机理进行对比研究。结果表明:（1）抽屉H反应机理是CHCl·-+H2O反应中的主要通道。（2）通过比较抽屉H和O转移机理时发现,分子内SN2反应机理是CHCl·-+HCHO反应的首选通道。（3）相比较于CHCl·-+HCHO的主反应通道,CHCl·-+H2O之间的反应属于次要反应。（4）在大气反应过程中,HCHO与CHCl·-的反应不会因为H2O分子的存在而产生明显的加速反应。第四章:通过密度泛函构建S2O+CHCl·-和O3+CHCl·-反应模型,并探究了CHCl·-与O3和S2O的反应机理。结果表明:（1）CHCl·-+O3反应中的有利路径是由路径6所确定的氧转移反应机理。（2）与H抽屉和Cl转移机理相比,CHCl·-+S2O反应更倾向于分子内SN2反应机理。（3）CHCl·-+S2O反应在热力学上比CHCl·-+O3反应更有利,CHCl·-+O3在动力学上更有利,并且反应更高效。（4）依据动力学与热力学分析,CHCl·-负离子对O3和S2O的降解是非常有效的。第五章:利用密度泛函中的BHand HLYP杂化方法,研究了三种不同的气相负离子MO-（M=Be、B和Al）对CCl3H分子氢抽屉的反应情况。结果表明:（1）在气相负离子BO-反应中确定的最有利的反应路径是由B原子活化的路径,而Be O-和Al O-反应中是O原子。（2）与BO-和Al O-相比,Be O-活化CCl3H中C-H键的能垒是相对较低的。（3）通过过渡态理论计算了最有利的HAT反应在298-1000 K的速率常数后发现温度越低,BO-化学反应速率越快。
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