苯分子与Si6O18H12和Al6O24H30团簇模型相互作用的理论研究

王幸 钱萍 宋开慧 张超 宋伟

引用本文: 王幸, 钱萍, 宋开慧, 张超, 宋伟. 苯分子与Si6O18H12和Al6O24H30团簇模型相互作用的理论研究[J]. 物理化学学报, 2014, 30(2): 241-250. doi: 10.3866/PKU.WHXB201312042 shu
Citation:  WANG Xing, QIAN Ping, SONG Kai-Hui, ZHANG Chao, SONG Wei. Theoretical Investigation of Interaction of Benzene Molecule and Si6O18H12 and Al6O24H30 Cluster Models[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2014, 30(2): 241-250. doi: 10.3866/PKU.WHXB201312042 shu

苯分子与Si6O18H12和Al6O24H30团簇模型相互作用的理论研究

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(20903063) (20903063)

    山东农业大学博士后基金(76335)资助项目 (76335)

摘要:

粘土矿已经被广泛用来去除有机物,修复和净化被石油碳氢化合物污染的土壤和地下水. 我们选择高岭石作为研究对象,构造了Si6O18H12和Al6O24H30两个团簇模型分别代表高岭石的硅氧层表面和铝氧层表面,在MP2/6-31G(d,p)//B3LYP/6-31G(d,p)的理论水平上系统地研究了气态下苯分子和高岭石团簇模型的相互作用. 并进一步分析了苯分子和高岭石表面相互作用的各种气态性质,比如:优化的几何构型、结构参数、吸附能、自然键轨道电荷分布、振动频率变化、静电势、电子密度性质(次级氢键的电子密度和拉普拉斯算符值)和电子密度差分等. 优化的几何构型表明苯分子吸附在高岭石表面的本质可能是次级氢键的形成. 其他性质的结果进一步验证了次级氢键的存在,并指出苯更倾向于吸附在高岭石的铝氧层表面,且苯环和铝氧层表面形成近似90°的夹角.

English

    1. [1]

      (1) Roldan, R.; Romero, F. J.; Jimenez, C.; Borau, V.; Marinas, J.M. Appl. Catal. A 2004, 266, 203. doi: 10.1016/j.apcata.2004.02.008

      (1) Roldan, R.; Romero, F. J.; Jimenez, C.; Borau, V.; Marinas, J.M. Appl. Catal. A 2004, 266, 203. doi: 10.1016/j.apcata.2004.02.008

    2. [2]

      (2) Maliyekkal, S. M.; Rene, E. R.; Philip, L.; Swaminathan, T.J. Hazard. Mater. 2004, 109, 201. doi: 10.1016/j.jhazmat.2004.04.001(2) Maliyekkal, S. M.; Rene, E. R.; Philip, L.; Swaminathan, T.J. Hazard. Mater. 2004, 109, 201. doi: 10.1016/j.jhazmat.2004.04.001

    3. [3]

      (3) Pilidis, G. A.; Karakitsios, S. P.; Kassomenos, P. A.; Kazos, E.A.; Stalikas, C. D. Environ. Monit. Assess. 2009, 150, 285. doi: 10.1007/s10661-008-0230-9(3) Pilidis, G. A.; Karakitsios, S. P.; Kassomenos, P. A.; Kazos, E.A.; Stalikas, C. D. Environ. Monit. Assess. 2009, 150, 285. doi: 10.1007/s10661-008-0230-9

    4. [4]

      (4) Lesage, S. Anal. Chem. ACS Publications 1993, 65, 647A.(4) Lesage, S. Anal. Chem. ACS Publications 1993, 65, 647A.

    5. [5]

      (5) Michalková, A.; Tunega, D.; Nagy, L. T. J. Mol. Struct. - Theochem 2002, 581, 37. doi: 10.1016/S0166-1280(01)00741-2(5) Michalková, A.; Tunega, D.; Nagy, L. T. J. Mol. Struct. - Theochem 2002, 581, 37. doi: 10.1016/S0166-1280(01)00741-2

    6. [6]

      (6) Hess, A. C.; Saunders, V. R. J. Phys. Chem. 1992, 96, 4367. doi: 10.1021/j100190a047(6) Hess, A. C.; Saunders, V. R. J. Phys. Chem. 1992, 96, 4367. doi: 10.1021/j100190a047

    7. [7]

      (7) Shua, H. T.; Lib, D.; Scalaa, A. A.; Mab, Y. H. Purif. Technol.1997, 11, 27. doi: 10.1016/S1383-5866(96)01005-2(7) Shua, H. T.; Lib, D.; Scalaa, A. A.; Mab, Y. H. Purif. Technol.1997, 11, 27. doi: 10.1016/S1383-5866(96)01005-2

    8. [8]

      (8) Beltrán, A.; Andrés, J.; Calatayud, M.; Martins, J. B. L. Chem. Phys. Lett. 2001, 338, 224. doi: 10.1016/S0009-2614(01)00238-X(8) Beltrán, A.; Andrés, J.; Calatayud, M.; Martins, J. B. L. Chem. Phys. Lett. 2001, 338, 224. doi: 10.1016/S0009-2614(01)00238-X

    9. [9]

      (9) Martins, J. B. L.; Sambrano, J. R.; Vasconcellos, L. A. S.;Lon , E.; Taft, C. A. Quim. Nova. 2004, 27, 10. doi: 10.1590/S0100-40422004000100003(9) Martins, J. B. L.; Sambrano, J. R.; Vasconcellos, L. A. S.;Lon , E.; Taft, C. A. Quim. Nova. 2004, 27, 10. doi: 10.1590/S0100-40422004000100003

    10. [10]

      (10) Martins, J.; Taft, C.; Lie, S.; Lon , E. J. Mol. Struct. - Theochem 2000, 528, 161. doi: 10.1016/S0166-1280(99)00498-4(10) Martins, J.; Taft, C.; Lie, S.; Lon , E. J. Mol. Struct. - Theochem 2000, 528, 161. doi: 10.1016/S0166-1280(99)00498-4

    11. [11]

      (11) Almeida, A.; Martins, J.; Lon , E.; Taft, C.; Murgich, J.;Jalbout, A. F. J. Mol. Struct. -Theochem 2003, 664, 111.(11) Almeida, A.; Martins, J.; Lon , E.; Taft, C.; Murgich, J.;Jalbout, A. F. J. Mol. Struct. -Theochem 2003, 664, 111.

    12. [12]

      (12) Sambrano, J.; Vasconcellos, L.; Martins, J.; Santos, M.; Lon ,E.; Beltran, A. J. Mol. Struct. -Theochem 2003, 629, 307. doi: 10.1016/S0166-1280(03)00200-8(12) Sambrano, J.; Vasconcellos, L.; Martins, J.; Santos, M.; Lon ,E.; Beltran, A. J. Mol. Struct. -Theochem 2003, 629, 307. doi: 10.1016/S0166-1280(03)00200-8

    13. [13]

      (13) Castro, E. A. S.; Gargano, R.; Martins, J. B. L. Int. J. Quantum Chem. 2012, 112, 2828. doi: 10.1002/qua.v112.16(13) Castro, E. A. S.; Gargano, R.; Martins, J. B. L. Int. J. Quantum Chem. 2012, 112, 2828. doi: 10.1002/qua.v112.16

    14. [14]

      (14) Castro, E. A. S.; Martins, J. B. L. J. Comput. Aided Mater. Des.2005, 12, 121.(14) Castro, E. A. S.; Martins, J. B. L. J. Comput. Aided Mater. Des.2005, 12, 121.

    15. [15]

      (15) Bickmore, B. R.; Rosso, K. M.; Nagy, K. L.; Cygan, R. T.;Tadanier, C. J. Clays Clay Min. 2003, 51, 359.(15) Bickmore, B. R.; Rosso, K. M.; Nagy, K. L.; Cygan, R. T.;Tadanier, C. J. Clays Clay Min. 2003, 51, 359.

    16. [16]

      (16) Castro, E. A. S.; Martins, J. B. L. Int. J. Quantum Chem. 2005,103, 550.(16) Castro, E. A. S.; Martins, J. B. L. Int. J. Quantum Chem. 2005,103, 550.

    17. [17]

      (17) Balan, E.; Saitta, A. M.; Mauri, F.; Lemaire, C.; Guyot, F. Am. Mineral. 2002, 87, 1286.(17) Balan, E.; Saitta, A. M.; Mauri, F.; Lemaire, C.; Guyot, F. Am. Mineral. 2002, 87, 1286.

    18. [18]

      (18) Michalková, A.; Szymczak, J. J.; Leszczynski, J. Struct. Chem.2005, 16, 325. doi: 10.1007/s11224-005-4463-8(18) Michalková, A.; Szymczak, J. J.; Leszczynski, J. Struct. Chem.2005, 16, 325. doi: 10.1007/s11224-005-4463-8

    19. [19]

      (19) Pelmenschikov, A.; Leszczynski, J. J. Phys. Chem. B 1999, 103,6886. doi: 10.1021/jp990091q(19) Pelmenschikov, A.; Leszczynski, J. J. Phys. Chem. B 1999, 103,6886. doi: 10.1021/jp990091q

    20. [20]

      (20) rb, L.; Lutchyn, R.; Zub, Y.; Leszczynska, D.; Leszczynski, J.J. Mol. Struct. -Theochem 2006, 766, 151. doi: 10.1016/j.theochem.2006.04.013(20) rb, L.; Lutchyn, R.; Zub, Y.; Leszczynska, D.; Leszczynski, J.J. Mol. Struct. -Theochem 2006, 766, 151. doi: 10.1016/j.theochem.2006.04.013

    21. [21]

      (21) Lee, J. F.; Mortland, M. M.; Chiou, C. T.; Kile, D. E.; Boyd, S.A. Clay Clay Min. 1990, 38, 113.(21) Lee, J. F.; Mortland, M. M.; Chiou, C. T.; Kile, D. E.; Boyd, S.A. Clay Clay Min. 1990, 38, 113.

    22. [22]

      (22) Wilson, M. A.; Lee, G. S. H.; Taylor, R. C. Clay Clay Min.2002, 50, 348.(22) Wilson, M. A.; Lee, G. S. H.; Taylor, R. C. Clay Clay Min.2002, 50, 348.

    23. [23]

      (23) Frisch, M. J.; Trucks, G.W.; Schlegel, H. B.; et al. Gaussian 03,Revision A.01; Gaussian Inc.: Pittsburgh, PA, 2003.(23) Frisch, M. J.; Trucks, G.W.; Schlegel, H. B.; et al. Gaussian 03,Revision A.01; Gaussian Inc.: Pittsburgh, PA, 2003.

    24. [24]

      (24) Young, R. A.; Hewat, A.W. Clay Clay Min. 1988, 36, 225.(24) Young, R. A.; Hewat, A.W. Clay Clay Min. 1988, 36, 225.

    25. [25]

      (25) Bish, D. L. Clay Clay Min. 1993, 41, 738.(25) Bish, D. L. Clay Clay Min. 1993, 41, 738.

    26. [26]

      (26) Karl, K. I.; Russell, D. J.; Raghu, N. K. J. Phys. Chem. A 2005,109, 8430. doi: 10.1021/jp052793n(26) Karl, K. I.; Russell, D. J.; Raghu, N. K. J. Phys. Chem. A 2005,109, 8430. doi: 10.1021/jp052793n

    27. [27]

      (27) Koch, U.; Popelier, P. J. Phys. Chem. 1995, 99, 9747. doi: 10.1021/j100024a016(27) Koch, U.; Popelier, P. J. Phys. Chem. 1995, 99, 9747. doi: 10.1021/j100024a016

    28. [28]

      (28) Popelier, P. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 1873. doi: 10.1021/jp9805048(28) Popelier, P. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 1873. doi: 10.1021/jp9805048

    29. [29]

      (29) Bader, R.W. F. Accounts Chem. Res. 1985, 18, 9.(29) Bader, R.W. F. Accounts Chem. Res. 1985, 18, 9.

    30. [30]

      (30) Flükiger, P.; Lüthi, H.; Portmann, S.;Weber, J. Molekel 4.0;Swiss Center for Scientific Computing: Manno, Switzerlan,2000.(30) Flükiger, P.; Lüthi, H.; Portmann, S.;Weber, J. Molekel 4.0;Swiss Center for Scientific Computing: Manno, Switzerlan,2000.

    31. [31]

      (31) Lu, T.; Chen, F. J. Comput. Chem. 2012, 33, 580. doi: 10.1002/jcc.v33.5(31) Lu, T.; Chen, F. J. Comput. Chem. 2012, 33, 580. doi: 10.1002/jcc.v33.5

    32. [32]

      (32) Lu, T. GsGrid: Extracting Data from Gaussian Grid File andGrid File Calculation [EB/OL]. http:∥gsgrid.codeplex.com, in.(32) Lu, T. GsGrid: Extracting Data from Gaussian Grid File andGrid File Calculation [EB/OL]. http:∥gsgrid.codeplex.com, in.

    33. [33]

      (33) Zhang, C.; Song, K. H.;Wang, X.; Yin, H. Z.; Qian, P. J. Mol. Sci. 2013, 29, 134. [张超, 宋开慧, 王幸, 尹洪宗,钱萍. 分子科学学报, 2013, 29, 134.](33) Zhang, C.; Song, K. H.;Wang, X.; Yin, H. Z.; Qian, P. J. Mol. Sci. 2013, 29, 134. [张超, 宋开慧, 王幸, 尹洪宗,钱萍. 分子科学学报, 2013, 29, 134.]

    34. [34]

      (34) Hu, X. L.; Michaelides, A. Surf. Sci. 2008, 602, 960. doi: 10.1016/j.susc.2007.12.032(34) Hu, X. L.; Michaelides, A. Surf. Sci. 2008, 602, 960. doi: 10.1016/j.susc.2007.12.032

    35. [35]

      (35) Neder, R.; Burghammer, M.; Grasl, T.; Schulz, H.; Bram, A.;Fiedler, S. Clay Clay Min. 1999, 47, 487.(35) Neder, R.; Burghammer, M.; Grasl, T.; Schulz, H.; Bram, A.;Fiedler, S. Clay Clay Min. 1999, 47, 487.

    36. [36]

      (36) Austen, K. F.; White, T. O. H.; Marmier, A.; Parker, S. C.;Artacho, E.; Dove, M. T. J. Phys: Condes. Matter 2008, 20,035215. doi: 10.1088/0953-8984/20/03/035215(36) Austen, K. F.; White, T. O. H.; Marmier, A.; Parker, S. C.;Artacho, E.; Dove, M. T. J. Phys: Condes. Matter 2008, 20,035215. doi: 10.1088/0953-8984/20/03/035215

    37. [37]

      (37) Sainz-Díaz, I.; Francisco-Márquez, M.; Vivier-Bunge, A.Environ. Chem. 2011, 8, 429.

      (37) Sainz-Díaz, I.; Francisco-Márquez, M.; Vivier-Bunge, A.Environ. Chem. 2011, 8, 429.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  563
  • 文章访问数:  1285
  • HTML全文浏览量:  43
文章相关
  • 发布日期:  2014-01-23
  • 收稿日期:  2013-07-29
  • 网络出版日期:  2013-12-04
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章