基于密度泛函理论的F CH3OH反应机理和反应动力学理论研究开题报告

1. 研究目的与意义

f ch3oh体系存在竞争反应通道，即从甲醇的羟基中夺取h生成甲氧基ch3o，和从甲基上夺取h形成羟甲基ch2oh，这两种抽取途径都没有能垒，同时反应前体和反应后体等复合物也可能会影响动力学性质。早期有学者利用准经典轨线的动力学方法构建了全维高精度势能面并研究了这一多通道反应的相关动力学内容，包括积分截面和微分截面，以及产物分支比等。

1998年，匈牙利科学院的相关研究人员对氟原子与甲醇的反应从势能面的角度进行了研究；2019年卢丹丹，李军团队研究了f对多通道无障碍ch3oh制氢过程中产物分支比的立体动力学控制。 本课题拟基于以上研究背景，采用密度泛函理论方法并结合直接动力学（admp）来初步探索该体系的反应机理，望为相关的实验研究提供理论指导。

2. 研究内容和预期目标

具体的研究内容如下：1、搜集与该反应体系相关的文献，熟悉该课题目前的发展动态，明确课题的研究意义，完成开题报告。掌握gaussian、molpro等软件的使用，借助gaussian 软件采用dft方法进行相关的结构优化和频率计算，记录相应数据和反应过程，计算反应过程中稳定点和过渡态。

采用不同的dft方法，如b3lyp、wb97-xd等对反应机理进行详细的计算并对比不同理论水平下的能量和结构变化。

3. 研究的方法与步骤

基于gaussian 软件采用dft方法进行相关的结构优化和频率计算，计算反应过程中稳定点和过渡态的能量。采用不同的dft方法，如b3lyp、m06-2x等对反应机理进行详细地计算，得到较为全面的反应路径，对比不同理论水平下的能量和结构变化。

对体系展开直接动力学（direct dynamic）计算。初步采用admp动力学计算，得出反应路径进一步验证反应机理。

4. 参考文献

1. j. t. jodkowski, m. t. rayez, j. c. rayez, t. berces, s. dobe. theoretical study of the kinetics of the hydrogen abstraction from methanol. 1. reaction of methanol with fluorine atoms. j. phys. chem. a, 1998, 102, 9219-9229.

2. h. feng, k. r. randall, h. f. schaefer, iii. reaction of a fluorine atom with methanol: potential energy surface considerations. j. phys. chem. a, 2015, 119, 1636-1641.

3. a. w. ray, j. agarwal, b. b. shen, h. f. schaefer, iii, r. e. continetti. energetics and transition-state dynamics of the f hoch3 → hf och3 reaction. phys. chem. chem. phys., 2016, 18, 30612-30621.

5. 计划与进度安排

（1）2024.2.20~2024.3.5（第1、2周）搜集课题相关的文献，掌握最新研究进展，向老师学习相关软件的使用方法，撰写开题报告。

（2）2024.3.6~2024.5.21（第3周到第15周）完成dft和从头算的计算，得出相应的结构和能量数据，得出合理的反应机理。采用直接动力学，如admp对反应可能存在的路径进行测试，得出合理的反应路径，分析路径上的结构变化

（3）5月22日－5月31日（第14到15周）撰写毕业论文并答辩。