気相における一酸化窒素とチタンイオンの逐次反応のAb Initio計算

Ab Initio Calculations on Sequential Reactions of Nitric Oxide with Titanium Ions in the Gas Phase.

• Zahra Safaei
• Alireza Shayesteh

抄録

気相中でのNOとTiイオンの逐次反応のポテンシャルエネルギー面を、クラスター結合法及び多参照配置相互作用法を用いて、様々なスピン多重度に対して調べた。最大4個のNO分子とのTi反応のメカニズムを完全に決定し、すべての遷移状態の構造を緩和表面スキャンにより発見し、固有反応座標(IRC)計算により確認した。反応機構は質量分析実験で観測された生成物と一致している。最初の反応では、窒素原子とTiOイオンが一重項状態と三重項状態の系間交差を伴って生成する。第2の反応ではOTi(NO)錯体が形成され、第3の反応ではN-N結合が形成され、NO分子とTiOイオンが生成される。第四のNO分子は電子移動反応でTiOイオンと反応し、最終生成物であるTiOとNOを生成する。結合クラスター相対エネルギーは、この特定の反応に対する共通密度汎関数の総合的な性能を評価するための参考として使用された。

Potential energy surfaces of sequential reactions of NO with Ti ion in the gas phase were investigated for various spin multiplicities using the coupled-cluster and the multireference configuration interaction methods. The mechanisms of Ti reactions with up to four NO molecules were fully determined, with all transition-state structures being found by relaxed surface scans and confirmed by the intrinsic reaction coordinate (IRC) calculations. The reaction mechanisms are consistent with the products observed in mass spectrometric experiments. In the first reaction, the nitrogen atom and TiO ion are produced with intersystem crossings for singlet and triplet states. The OTi(NO) complex is formed in the second reaction, and the third reaction involves N-N bond formation, yielding the NO molecule and TiO ion. The fourth NO molecule reacts with the TiO ion in an electron-transfer reaction to produce final products TiO and NO. The coupled-cluster relative energies were used as a reference to evaluate the overall performance of common density functionals for this particular reaction.