かご状シロキサン化合物の分子内反応に関する理論的研究

笼状硅氧烷化合物分子内反应的理论研究

• 批准号: 20038009
• 负责人: 工藤 貴子
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Gunma University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20038009/
• 关键词: シルセスキオキサン; POSS; 水素分子生成反応; AIMD; 分子軌道法; 分子動力学; 分子内反応; ab initio MD

優れた機能性化合物として知られ、シロキサン結合から構成されるかご状シルセスキオキサン、[(RSiO_<1.5>)_n:n≧4]、の更に新しい機能性を探るため、特に最近では水素貯蔵能に着目して水素挿入反応を調べている。その結果、柔軟なシロキサン結合骨格を有するこれらの化合物は水素貯蔵分子としての望ましい資質を持つことが判明した。そこで、本研究では更に進んで、水素分子生成のための反応場提供分子としての可能性を探るため、分子軌道法と分子動力学の手法によりかご内部での水素分子生成機構を明らかにすることを目的とした。前年度に引き続き、立方体型のT_8とそれより大きいサイズとより複雑な構造を持つT_<12>(D_<2d>)のかこ内部へ水素原子を段階的に挿入して水素分子形成過程を調べた。2番目の水素原子挿入の初期条件は、(1)水素原子挿入の遷移状態から内部へそっと押し込む、および(2)水素原子挿入面から2.5Aの距離から水素原子挿入のエネルギー障壁より少し大きな運動エネルギーを与えてかごに衝突させる、の2つを採用した。前年度には、かごの形状と2番目に挿入する水素原子の持つエネルギーにより、水素分子の生成あるいは水素原子の一つがかごから押し出される現象が確認されたが、前者で水素分子生成のために必要な余剰エネルギーのかご骨格への移動が予想より遅い事が明らかとなった。そこで、この問題を解決するべく希ガス元素のアルゴンをT_<12>に挿入して反応を調べた。その結果、反応初期段階ではアルゴンの存在のため狭くなったかご内部で2つの水素原子が激しく運動し、速やかなエネルギー移動が見られたが、それ以降は運動が局所的なせいか、エネルギー移動は促進されないことも分かった。結論として、複雑な形状のかご内で、挿入エネルギーより大きなエネルギーを持つ複数個の水素原子がかご全体を動き回れる条件が、分子内水素分子生成に適していると言える。

The excellent functional compounds are mainly composed of [(RSiO_<1.5>)_n:n ≥ 4] and new functional compounds. Recently, the water storage energy is mainly regulated by water absorption. As a result, the ability of the compound to store water molecules and to maintain its properties in a soft, cohesive matrix is clearly identified. This study is aimed at further exploring the possibility of molecular generation by molecular orbital method and molecular dynamics. In the past year, the structure of T_8 and T_8 of cubic type was modified by the structure of T_8 and T_8 <12>of cubic type<2d>. The initial conditions for the entry of water atoms in the second step are: (1) the migration state of the entry of water atoms is open and closed inside, and (2) the distance from the entry surface of water atoms is 2.5A, and the entry barrier of water atoms is less than 2.5A. However, the entry barrier of water atoms conflicts with the entry barrier of water atoms. Therefore, the second step is adopted. In the previous year, the formation of water molecules was confirmed, and the formation of water molecules was confirmed. This problem is solved by adding the elements to the matrix<12>. As a result, in the initial stage of the reaction, the existence of the two kinds of water atoms is limited, and the movement of the two kinds of water atoms is accelerated. The movement of the two kinds of water atoms is accelerated. Conclusion: The conditions for the formation of water molecules within molecules are as follows:

项目成果

Ab initio molecular orbital study of the insertion of H2 into POSS compounds 2: the substituent effect and larger cages.

• DOI: 10.1021/jp904488s
• 发表时间: 2009-10
• 期刊: The journal of physical chemistry. A
• 作者: T. Kudo

Ab Initio Molecular Orbital and Molecular Dynamics Study on POSS Compounds. Encapsulation and Formation of H_2 in the Cage

POSS 化合物的从头算分子轨道和分子动力学研究。

• 发表时间: 2009
• 作者: T.Kudo;T.Taketsugu;M.S.Gordon;工藤貴子
• 通讯作者: 工藤貴子

Ti-O結合からなるかご状化合物の分子軌道計算による研究

利用分子轨道计算由Ti-O键组成的笼状化合物的研究

• 发表时间: 2008
• 作者: 島暢裕;工藤貴子
• 通讯作者: 工藤貴子

かご状シロキサンの分子内水素分子生成反応に関するAIMD計算による研究

AIMD计算笼型硅氧烷分子内氢分子生成反应的研究

• 发表时间: 2009
• 作者: Y. Yatsumonji;T. Sugita;A. Tsubouchi;T. Takeda;江原正博,福田良一;Dong Li;工藤貴子
• 通讯作者: 工藤貴子

Ab initio molecular dynamics study of the H2 formation inside of POSS compounds

POSS 化合物内部 H2 形成的从头算分子动力学研究

• 发表时间: 2009
• 作者: Tohru Oishi;Kohei Torikai;Satoru Ujihara;Nobuaki Matsumori;Michio Murata;岩田智史・秦猛志・占部弘和;工藤貴子
• 通讯作者: 工藤貴子