密度泛函理论与分子力学方法研究沥青质分子间的π-π堆积作用

为准确描述沥青质分子间的π-π堆积作用,采用密度泛函理论(DFT)和分子力学(MM)方法研究π-π堆积的势能面、质心距离(Re)和相互作用能(ΔEe)。结果表明,DFT-D、DFT/mGGA、MM以及采用DNP+基组的DFT/GGA方法在描述苯和沥青质的S型、T型和PD型二聚体时均可得到典型的势能面;DFT/mGGA-M06L方法的精确度最高,得到的Re和ΔEe与苯的参考值相比,误差均小于4.60%;S型沥青质二聚体的Re与苯的非常接近,均为0.388 nm,但ΔEe比苯的大十余倍;T型沥青质二聚体中近距离作用的原子数越多,ΔEe越大,但近距离作用的原子数只有一个或几个,导致ΔEe明显小于S型;PD型沥青质二聚体的ΔEe大于S型,且质心垂直距离(Rv)在约0.35 nm时ΔEe最大(接近S型的2倍),此时二聚体的片层间距明显小于S型,结构最稳定。

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本文档关键词:沥青,分子,堆积,力学,密度