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C1-C2全氟烷基碘气相催化合成机理的理论研究的开题报告
题目：C1-C2全氟烷基碘气相催化合成机理的理论研究
一、研究背景及意义
全氟烷基化合物具有广阔的应用前景。例如超级表面活性剂、涂料、医药和膜分离等。其中，C1-C2全氟烷基物质的制备可以使用低温等离子体、无氧真空化学气相沉积、氟化和气体相催化等多种方法。而气相催化合成方法因其绿色、经济、高产率等特点，成为全氟化合物制备的主要方法之一。
C1-C2全氟烷基碘是气相合成中常用的前体物质。在常规的气体相催化反应中，铜催化剂被广泛应用于氯氟烃化合物的合成中。但是铜催化剂的选择性和活性有限。与此相反，碘化钠(I)和铜在气相反应中被证明可以高选择性地合成C1-C2全氟烷基碘。因此，探究C1-C2全氟烷基碘气相催化合成机理是非常必要且有意义的。
二、研究内容
本文旨在利用密度泛函理论(DFT)研究C1-C2全氟烷基碘气相催化合成的机理，具体任务如下：
1.建立反应体系的计算模型，包括碘化钠(I)、铜团簇催化剂、反应物（碘氟烷及一氟甲烷）和产物等。对反应所需计算包括气相物种的几何构型和能量、热力学参数（焓、自由能）和动力学参数（反应势垒、反应能，频率因子等）。
2.研究不同反应途径的势垒、反应能和反应物到产物的能量调节，从而确定可能的反应途径。
3.通过分析电子密度差异图和能量变化曲线，明确关键步骤中的基态结构和中间体等，关键步骤邻近的反应中心、键和键长等。
4.结合实验已经发现的结果讨论和解释理论预测的反应途径，得出最可能的反应机理和反应途径。
三、研究方法
本文研究采用密度泛函理论(DFT)方法。DFT是一种理论计算方法，主要应用于研究电子密度在分子内和田间的分布以及它们与原子之间的相互作用。计算将使用DFT程序包量子调理方法(QChem)进行。
四、预期成果
1.揭示C1-C2全氟烷基碘气相催化合成的机理和反应途径。
2.通过对碘化钠(I)和铜团簇催化剂催化剂的机理进行探究，提高催化剂性能的认识，为更好地优化工业催化剂设计提供基础。
3.为C1-C2全氟烷基的高效、安全和可持续合成提供基础。
五、研究计划
时间节点：
第一周-第二周：熟悉文献，并学习理论计算方法，建立反应体系计算模型。
第三周-第四周：选取可能的反应途径，计算各途径反应势垒、反应能和动力学参数。
第五周-第六周：分析不同途径的机理，揭示关键步骤和中间体。
第七周-第八周：结合实验结果解释理论预测的反应途径，得出最可能的反应机理和反应途径。
第九周-第十周：进行文献总结和撰写开题报告。
参考文献：
1.Wu,L.;Wang,X.;WangK.J.Am.Chem.Soc.,2014,136,6676.
2.Myshenkov,M.;Zhdanko,A.G.J.Fluor.Chem.,2015,179,136.
3.López,M.T.;Cárdenas,L.;Grajales-Nishimura,J.M.;etal.J.Fluor.Chem.,2013,154,83.