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卟啉-碳硼烷-硼亚甲基二吡咯三元化合物二阶非线性光学性质的理论研究

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高等学校化学学报 2019年第5期40卷 965-972页

作者：康慧敏王洪强王慧莹吴黎歆仇永清东北师范大学化学学院功能材料化学研究所长春130024

采用密度泛函理论(DFT)方法对卟啉-碳硼烷-硼亚甲基二吡咯(BODIPY)三元化合物的几何结构、吸收光谱及二阶非线性光学(NLO)特性进行计算分析.结果表明,V型化合物的静态第一超极化率(βtot)大于相应直线型化合物,且延长共轭链可提高体系的... 详细信息

采用密度泛函理论(DFT)方法对卟啉-碳硼烷-硼亚甲基二吡咯(BODIPY)三元化合物的几何结构、吸收光谱及二阶非线性光学(NLO)特性进行计算分析.结果表明,V型化合物的静态第一超极化率(βtot)大于相应直线型化合物,且延长共轭链可提高体系的βtot.分析体系的电子密度差分图得出,化合物氧化还原态的电荷转移方式与本征态相比发生了改变,从而使其二阶NLO性质发生明显变化.含频第一超极化率计算结果表明,在一定范围内频率对化合物有较小的色散效应.因此,通过延长二维化合物的共轭链及氧化还原反应,可以有效调控其二阶NLO响应.

关键词：硼亚甲基二吡咯三元化合物氧化还原二阶非线性光学性质密度泛函理论

镍催化氮杂环丁酮和丁二烯环加成反应机制的理论研究

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高等学校化学学报 2019年第4期40卷 770-776页

作者：张晓英杜桂芳朱博关威东北师范大学化学学院功能材料化学研究所长春130024

采用密度泛函理论(DFT)方法对镍催化1-Boc-3-氮杂环丁酮和2,3-二甲基-1,3-丁二烯的环加成反应进行了理论研究.计算结果表明,该反应采用氧化加成机制而非实验推测的β-碳消除机制.氧化加成机制主要由3个基元反应步骤组成,分别为氮杂环丁... 详细信息

采用密度泛函理论(DFT)方法对镍催化1-Boc-3-氮杂环丁酮和2,3-二甲基-1,3-丁二烯的环加成反应进行了理论研究.计算结果表明,该反应采用氧化加成机制而非实验推测的β-碳消除机制.氧化加成机制主要由3个基元反应步骤组成,分别为氮杂环丁酮底物中C—C(=O)键的氧化加成、二烯顺式插入Ni—C(=O)键、以及还原消除生成八元氮杂环产物,其中烯烃插入是整个反应的决速步骤,反应能垒为86. 74 k J/mol.通过探讨烯烃分别插入到Ni—C(=O)键和Ni—C(sp^3)键的2种反应途径分析了烯烃插入步骤的区域选择性,得到了与实验数据基本一致的结果.

关键词：镍环加成反应反应机理密度泛函理论

联吡啶Ru^Ⅱ/Ⅲ配合物二阶非线性光学性质的理论研究

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高等学校化学学报 2018年第10期39卷 2221-2229页

作者：李想王慧莹王洪强叶近婷仇永清东北师范大学化学学院功能材料化学研究所长春130024

采用密度泛函理论(DFT)方法对联吡啶Ru^(Ⅱ/Ⅲ)配合物的几何结构、氧化还原性质、UV-Vis光谱及二阶非线性光学(NLO)性质进行计算.研究结果表明,醌基的引入能够有效增大第一超极化率(β_(tot))值,但醌基在氮苯基上位置的改变对β_(tot)... 详细信息

采用密度泛函理论(DFT)方法对联吡啶Ru^(Ⅱ/Ⅲ)配合物的几何结构、氧化还原性质、UV-Vis光谱及二阶非线性光学(NLO)性质进行计算.研究结果表明,醌基的引入能够有效增大第一超极化率(β_(tot))值,但醌基在氮苯基上位置的改变对β_(tot)值影响不大.分子轨道和自旋密度分布分析结果表明,金属Ru~Ⅱ和副配体均能成为氧化中心,并且氧化中心位置不同,会导致配合物氧化态的电荷转移形式产生差别,进而改变氧化态的β_(tot)值.氧化态配合物1b和2b的β_(tot)值减小,而配合物3b和4b的β_(tot)值显著增大,超瑞利散射方法计算的第一超极化率(β_(HRS))值也符合此规律.含时密度泛函理论(TD-DFT)结果表明,配合物本征态主要是金属到配体的电荷转移(MLCT/ML'CT),而氧化态则是配体到金属的电荷转移(LMCT/L'MCT),给、受体发生明显改变.因此,通过改变副配体的种类及氧化还原反应,可有效调节这类联吡啶Ru^(Ⅱ/Ⅲ)配合物的二阶NLO响应.

关键词：金属Ru^Ⅱ/Ⅲ配合物氧化还原二阶非线性光学性质密度泛函理论

D-A-D(D')型邻位碳硼烷三元体系二阶非线性光学性质的理论研究

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高等学校化学学报 2018年第7期39卷 1490-1496页

作者：吴娟王洪强刘晓云史志圆仇永清东北师范大学化学学院功能材料化学研究所长春130024

采用密度泛函理论(DFT)方法对系列具有D-A-D(D')型结构的邻位碳硼烷三元体系的电子结构、第一超极化率和电子光谱等性质进行研究.结果表明,碳硼烷具有独特的缺电子特征,可以作为有效的吸电子基团,与其桥联不同的供电子取代基Ar,形成三... 详细信息

采用密度泛函理论(DFT)方法对系列具有D-A-D(D')型结构的邻位碳硼烷三元体系的电子结构、第一超极化率和电子光谱等性质进行研究.结果表明,碳硼烷具有独特的缺电子特征,可以作为有效的吸电子基团,与其桥联不同的供电子取代基Ar,形成三元体系的电荷转移方向是由Ar基团到碳硼烷.随着Ar基团供电子能力的增强,体系相应的第一超极化率值增大,其中分子7(Ar=N,N-二甲基苯)的βtot值(39197 a.u.)约为分子1(Ar=间三氟甲基苯,640 a.u.)的61倍.分子的电子光谱随Ar基团供电能力的增强发生红移,并采用二级能级公式对分子的第一超极化率规律给予了解释.

关键词：邻位碳硼烷非线性光学性质电荷转移 D-A-D(D')型结构

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硫铝桥键稳定平面CAl4结构的理论研究

高等学校化学学报 2018年第11期39卷 2485-2491页

作者：张醒醒王艺桥耿允张珉苏忠民东北师范大学化学学院功能材料化学研究所长春130024

在B3LYP/def2-TZVP水平下,利用硫铝桥连平面CAl_4结构,设计了含平面四配位碳的单硫桥连CAl_4S^-和具有准平面四配位碳的四硫桥连CAl_4S_4结构.团簇搜索结果表明两团簇均为势能面的极小值点,并且两团簇均具有双重芳香性(σ+π).单硫桥连C... 详细信息

在B3LYP/def2-TZVP水平下,利用硫铝桥连平面CAl_4结构,设计了含平面四配位碳的单硫桥连CAl_4S^-和具有准平面四配位碳的四硫桥连CAl_4S_4结构.团簇搜索结果表明两团簇均为势能面的极小值点,并且两团簇均具有双重芳香性(σ+π).单硫桥连CAl_4S得失电子的稳定性研究结果表明,CAl_4S^-为不同价态下的能量最低点,说明其热力学和动力学稳定性最好,证明其在实验中被捕获的可能性极大.准平面结构CAl_4S_4的适应性自然密度划分(AdNDP)分析表明,其稳定性主要来源于价电子的离域,其中三中心二电子σ键维持Al-S骨架的稳定,五中心二电子σ键维持C-Al核心的稳定,五中心二电子π键有利于整个准平面的整体稳定性.

关键词：平面碳四配位碳芳香性密度泛函理论化学键

取代基效应对环金属Rh(Ⅲ)配合物二阶非线性光学性质影响的DFT研究

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分子科学学报 2023年第6期39卷 537-547页

作者：王莹莹孙丽婷赵媛媛仇永清东北师范大学化学学院功能材料化学研究所吉林长春130024

本文采用密度泛函理论(DFT)方法对系列环金属Rh(Ⅲ)配合物的结构与二阶非线性光学性质进行了计算研究.结果显示,配体中取代基的改变对配合物的几何结构和Wiberg键级影响不大.当主配体上的—H被其他强的供/吸电子基团取代时,配合物的极... 详细信息

本文采用密度泛函理论(DFT)方法对系列环金属Rh(Ⅲ)配合物的结构与二阶非线性光学性质进行了计算研究.结果显示,配体中取代基的改变对配合物的几何结构和Wiberg键级影响不大.当主配体上的—H被其他强的供/吸电子基团取代时,配合物的极化率增大.其中,对于配合物1-6,主配体或副配体中强供/强吸电子基团的引入均有效地提高了配合物的第一超极化率(βtot).而在配合物7-12中,配体中取代基的改变对配合物的βtot值也有所提高,但幅度不大.此外,计算所得的配合物动态超瑞利散射超极化率(βHRS)值与βtot值的变化规律一致.对配合物的电子结构与吸收光谱的分析表明,体系具有较大的βtot值与其吸收光谱的明显红移,较低的电子跃迁能,以及方向一致的电荷转移模式相关.

关键词：环金属Rh(Ⅲ)配合物非线性光学性质密度泛函理论电荷转移

二芳基氨(硼)-π-碳硼烷三元化合物的二阶非线性光学性质的理论研究

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高等学校化学学报 2017年第10期38卷 1796-1803页

作者：李荣荣王洪强王丽吴娟仇永清东北师范大学化学学院功能材料化学研究所长春130024

采用密度泛函理论(DFT)方法对二芳基氨(硼)-π-十二顶点碳硼烷三元化合物的结构及二阶非线性光学(NLO)性质进行计算.结果表明,化合物共轭桥长度及二芳基氨(硼)对化合物偶极矩的影响较小.随着分子共轭桥的增长,分子的电子空间范围增大,... 详细信息

采用密度泛函理论(DFT)方法对二芳基氨(硼)-π-十二顶点碳硼烷三元化合物的结构及二阶非线性光学(NLO)性质进行计算.结果表明,化合物共轭桥长度及二芳基氨(硼)对化合物偶极矩的影响较小.随着分子共轭桥的增长,分子的电子空间范围增大,从而使极化率和第一超极化率增大.通过分析化合物的电子光谱和对应的分子轨道组成可知,分子中电荷转移主要发生在二芳基氨(硼)和π-桥之间,碳硼烷的贡献较少.二芳基氨和二芳基硼的供电子能力差异可以调节分子的二阶NLO响应.

关键词：十二顶点邻位双取代碳硼烷二芳氨(硼)基化合物密度泛函理论二阶非线性光学性质

染料敏化太阳能电池中额外给体引入对经典D-π-A型敏化剂性能影响的理论研究

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高等学校化学学报 2015年第10期36卷 2002-2008页

作者：吴水星张建钊苏欣张吉吴勇耿允苏忠民东北师范大学化学学院功能材料化学研究所长春130024

为了探讨D-D-π-A型染料中双给体对敏化剂性能的影响,本文结合密度泛函理论（DFT）及含时密度泛函理论（TD-DFT）对染料1-4的几何结构、电子结构、吸收光谱、电化学性质、电子复合程度以及半导体导带边缘的移动等进行了对比研究.结果表... 详细信息

为了探讨D-D-π-A型染料中双给体对敏化剂性能的影响,本文结合密度泛函理论（DFT）及含时密度泛函理论（TD-DFT）对染料1-4的几何结构、电子结构、吸收光谱、电化学性质、电子复合程度以及半导体导带边缘的移动等进行了对比研究.结果表明,相比于经典的D-π-A型染料分子1,在分子2-4（D-D-π-A型双给体染料）中额外引入给体,尽管对导带能级移动的改变不是很显著,但是可以改变体系的共轭程度,增加染料的光吸收强度.重要的是,额外给体的引入可以显著增加染料阳离子空穴-半导体之间的距离,从而减缓注入电子与染料阳离子的复合;在额外给体中引入杂原子可以使I2聚集在染料外侧,从而降低电解质在半导体表面的局域浓度,进而减缓注入电子与电解质之间的复合速率.因此,通过在经典的D-π-A型染料上引入额外的电子给体构筑D-D-π-A型染料可以有效调节染料的光吸收、电化学及电子复合等方面的性质,是设计合成高性能染料的可行策略.

关键词：染料敏化太阳能电池 D-D-π-A型染料密度泛函理论电子复合给体

π桥中不同吸电子基团对三苯胺-氰基丙烯酸类染料敏化太阳能电池性能影响的理论研究

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高等学校化学学报 2015年第7期36卷 1344-1350页

作者：顾冬梅张建钊张吉李海斌耿允苏忠民东北师范大学化学学院功能材料化学研究所长春130024

采用密度泛函理论和含时密度泛函理论计算了染料的紫外-可见吸收光谱、电子注入驱动力、半导体导带能级移动量以及染料与碘的相互作用能等一系列评价电池性能的理论参数,以解释在π桥上引入不同吸电子基团导致三苯胺-氰基丙烯酸基染料... 详细信息

采用密度泛函理论和含时密度泛函理论计算了染料的紫外-可见吸收光谱、电子注入驱动力、半导体导带能级移动量以及染料与碘的相互作用能等一系列评价电池性能的理论参数,以解释在π桥上引入不同吸电子基团导致三苯胺-氰基丙烯酸基染料敏化太阳能电池光电转换效率降低的原因.结果表明,在染料π桥上引入吸电子基团虽可以在一定程度上改善吸收光谱,但同时也引入了额外的与电解质中碘相互作用的位点,加快了与电解质之间的复合速率,影响了电子注入驱动力,最终导致电池光电转换效率降低.因此,在设计高效光敏染料时除了考虑吸收光谱外,也应考虑染料与电解质之间的复合以及电子注入驱动力这2个影响电池性能的关键因素.

关键词：染料敏化太阳能电池密度泛函理论吸电子基团电子复合电子注入驱动力