1 计算化学简介及其发展 1
1.1 计算化学简介 1
1.1.1 科学发现的三大支柱 2
1.1.2 计算的可信度 3
1.1.3 计算化学的原则 5
1.1.4 计算化学的目的 5
1.1.5 严密科学的特征 6
1.2 计算化学的产生、发展、现状和未来发展 7
1.2.1 计算化学的产生 7
1.2.2 计算化学的发展 7
1.2.3 计算化学的现状 8
1.2.4 计算化学的未来 9
参考文献 10
2 理论基础和计算方法 12
2.1 分子体系的Schr？dinger方程 12
2.2 从头算方法 13
2.3 电子相关问题 15
2.3.1 耦合簇理论 15
2.3.2 组态相互作用 16
2.3.3 微扰理论 17
2.3.4 物理图像 18
2.4 密度泛函理论（DFT） 19
2.5 基组的选择 21
2.6 计算方案及结果分析 23
2.6.1 几何结构的优化 23
2.6.2 振动频率的分析 24
2.6.3 自然键轨道分析 25
2.6.4 过渡态的寻找 25
2.6.5 芳香性的分析 26
2.7 半经验量子化学方法 26
2.8 分子力学和分子动力学方法 28
参考文献 29
3 大气污染物控制研究中常用的计算化学软件 32
3.1 基于从头算或第一性原理方法开发的计算软件 32
3.1.1 Gaussian 32
3.1.2 ADF 36
3.1.3 Dalton 39
3.1.4 VASP 41
3.2 基于半经验或分子力学方法开发的计算软件 42
3.2.1 MOPAC 42
3.2.2 Amber 44
3.2.3 NWChem 46
3.2.4 HyperChem 50
3.3 其他较流行计算软件 52
3.3.1 Accelrys公司简介 52
3.3.2 Materials Studio的优点 52
3.3.3 Materials Studio模块 53
参考文献 54
4 计算化学在气态含硫化合物控制研究中的应用 55
4.1 常见的气态含硫化合物简介及现状 55
4.2 量子化学计算在二氧化硫控制研究中的应用 57
4.2.1 二氧化硫与水反应机理的量化研究 57
4.2.2 计算方法 57
4.2.3 反应路径上的中间体、过渡态的确认 57
4.2.4 反应路径及反应机理分析 61
4.2.5 生成H2SO3（Ⅰ）（PⅠ）的反应通道 62
4.2.6 生成H2SO3（Ⅱ）（P2）的反应通道 64
4.2.7 产物PI和P2相互转化的反应通道 65
4.2.8 结论 66
4.3 量子化学计算在硫化氢控制研究中的应用 67
4.4 量子化学计算在羰基硫控制研究中的应用 72
4.4.1 计算说明 72
4.4.2 C＝O通道 72
4.4.3 C＝S通道 74
4.4.4 两种反应通道比较 76
4.5 量子化学计算在其他含硫化合物控制研究中的应用 77
4.5.1 二甲基二硫醚热解析出机理的量子化学计算 77
4.5.2 噻吩类模型化合物选择与基组选择 80
4.5.3 HOSO+NO进行了理论研究 89
4.6 本章小结 92
参考文献 94
5 计算化学在气态含氮化合物控制研究中的应用 98
5.1 常见的气态含氮化合物简介及现状 98
5.1.1 氮氧化物（NOx） 98
5.1.2 NH3 102
5.1.3 胺类化合物 105
5.2 量子化学计算在NOx控制研究中的应用 110
5.2.1 燃烧过程生成NOx机理 110
5.2.2 NO与OH自由基反应机理 115
5.2.3 NO与NCS自由基反应机理 117
5.2.4 SCR的密度泛函理论研究 124
5.3 量子化学计算在NH3控制研究中的应用 128
5.3.1 活化氨气中的N—H键的理论研究 128
5.3.2 Pt＋催化NH3反应的理论研究 133
5.3.3 NH3与金属反应机理的研究 142
5.4 量子化学计算在胺类控制研究中的应用 144
5.4.1 N-乙基全氟磺醜胺与OH的氧化反应机理 144
5.4.2 二甲胺与亚硝酸反应生成N,N-二甲基亚硝胺的理论研究 149
5.4.3 N,N-二甲基乙酰胺与醇分子间相互作用的理论研究 149
5.4.4 酰胺分子与高岭石相互作用的理论研究 152
参考文献 163
6 计算化学在气态含碳化合物控制研究中的应用 166
6.1 常见的气态含碳化合物简介及现状 166
6.1.1 CO的来源及研究现状 166
6.1.2 CO2的来源及研究现状 171
6.2 量子化学计算在CO控制研究中的应用 179
6.2.1 量子化学计算在Au4催化CO氧化中的应用 179
6.2.2 量子化学在负载Co（Cu）原子TiO2纳米管吸附CO中的应用 187
6.2.3 量子化学在铂及其合金表面上一氧化碳氧化反应中的应用 198
6.3 量子化学计算在CO2控制研究中的应用 208
6.3.1 量子化学在γ-Al2O3催化转化CO2中的应用 208
6.3.2 量子化学在（PNN）Ru（H）（CO）活化CO2中的应用 225
6.3.3 量子化学在In2O3（110）表面CO2的吸附中的应用 234
参考文献 239
7 计算化学在其他大气污染物控制中的应用 244
7.1 其他大气污染物简介及现状 244
7.2 量子化学计算在气态含卤素化合物研究中的应用 245
7.2.1 氟化物的研究 245
7.2.2 氯化物的研究 249
7.2.3 溴化物和碘化物的量子化学研究 254
7.3 量子化学在气态含碳氢化合物研究中的应用 290
7.3.1 饱和碳氢化合物 291
7.3.2 不饱和碳氢化合物 305
参考文献 326