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计算化学的金属氢化物问题:起源与后果
The Journal of Physical Chemistry A ( IF 2.7 ) Pub Date : 2019-03-18 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.jpca.9b02367
Klaus A. Moltved 1 , Kasper P. Kepp 1
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金属氢键的形成和断裂对于许多重要的催化过程至关重要,例如过渡金属催化的氨合成,加氢反应和水分解,因此,它们需要足够的理论描述。我们研究了3d,4d和5d过渡系列的所有30 M–H和30 M + –H键的数据集;这些系统中有50个具有实验已知的键解离焓(BDE)。为了探究低和高配位数的极限,我们还研究了19 ML n的数据集H配合物。使用Hartree-Fock(HF),MP2,CCSD,CCSD(T)和10种不同的密度函数计算BDE,包括局部,GGA,混合GGA,元混合,范围分隔和双重混合。我们的十个最重要的发现如下:(1)HF由于缺乏静态相关性而无法完全描述金属氢键;(2)这使得诸如MP2甚至CCSD(T)之类的HF后方法比许多密度函数的性能更差;(3)DFT描述纯的M–H键比描述其他金属配体键(0–20%)需要更多的HF交换(平均约35%);(4)我们设计了一个测试,通过将DFT误差与单电子SIE度量相关联来确定自相互作用误差(SIE)是否重要;(5)我们证明SIE与DFT错误直接相关,从而导致了大多数问题。(6)HF-DFT无法处理这些系统,因为HF方法在密度级别上已经太病理了;(7)相反,我们定义并应用一个简单的电子异常度量,作为在自洽PBE0和SVWN密度下计算出的PBE能量差,该度量给出了适当的扩展并有效地捕获了由密度引起的误差;(8)金属的低电负性会导致类似氢化物的电子密度增加,这使金属氢化物成为已经在平衡几何结构上表现出SIE的多电子系统的主要例子;(9)在协调饱和的ML中 我们定义并应用一个简单的电子异常度量,作为在自洽PBE0和SVWN密度下计算出的PBE能量差,该度量给出了适当的分布并有效地捕获了密度派生的误差。(8)金属的低电负性会导致类似氢化物的电子密度增大,这使金属氢化物成为已经在平衡几何条件下表现出SIE的多电子系统的主要例子;(9)在协调饱和的ML中 我们定义并应用一个简单的电子异常度量,作为在自洽PBE0和SVWN密度下计算出的PBE能量差,该度量给出了适当的分布并有效地捕获了密度派生的误差。(8)金属的低电负性会导致类似氢化物的电子密度增加,这使金属氢化物成为已经在平衡几何结构上表现出SIE的多电子系统的主要例子;(9)在协调饱和的ML中n H系统,所需的HF交换少得多;也就是说,HF交换要求随协调数而变化很大。因此,对于涉及MH键和ML键以及配位数不断变化的任何催化过程,DFT都是不平衡的。(10)重要的是,单独的范围分隔和双混合功能CAM-B3LYP和B2PLYP在M–H和M–L系统中以及在低和高配位数以及至少CCSD方面均表现良好(T)。这给希望以真实催化反应所需的平衡配位数对所有类型的M-L键的计算化学进行平衡处理的希望。



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更新日期:2019-03-18
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