(XY)12 (X═B, Al; Y═P)团簇的结构与稳定性

采用B3LYP/6-31G*方法, 对(XY)₁₂ (X═B, Al; Y═P)笼状团簇的同分异构体进行优化, 筛选出能量最低的构型. 讨论它们的几何构型、HOMO-LUMO能隙、生成焓、核独立化学位移(NICS)和自由能. 得到(BP)₁₂和(AlP)₁₂团簇的最稳定构型均为具有T_h对称性的四、六元环组成的笼, 亚稳态结构中含有五元环.     

应用ABEEM/MM模型研究水分子团簇(H2O)n (n=11～16)的性质

应用ABEEM/MM 模型计算了较大的水分子团簇(H2O)n (n=11~16)的各种性质,如：优化的几何构型, 氢键个数, 结合能, 稳定性, ABEEM 电荷分布, 偶极矩, 以及结构参数、平均氢键个数和强度, 增加的团簇结合能等.结果表明,从立方体结构到笼状结构的过渡出现在n=12的水分子团簇中,随着类似于笼状结构特点的不断增强,五元环的富集程度有所增加.     

(AlN)+n和(AlN)-n(n=1～15)团簇的结构与稳定性

用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6-31G*水平上,对(AlN)+n和(AlN)-n(n=1～15)团簇的几何构型、红外光谱和热力学稳定性进行了研究,并对它们的电离能及电子亲和能进行了讨论.结果表明:(AlN)n团簇的电荷状态对簇合物的结构有较大影响,随着n的增大影响逐渐减小;所有平衡结构中不存在Al-Al和N-N键,Al-N键是惟一键型;(AlN)+n和(AlN)-n结构稳定性幻数与(AlN)n相同,即n=2,4,6,…等偶数结构较为稳定;(A1N)10团簇具有最大的电离能(IP=9.14 eV)和最小的电子亲和能(EA=0.19eV),较其他团簇更稳定.     

硅氧团簇(SiO2)nO2H4的密度泛函理论研究

提出硅氧团簇(SiO2)nO2H4的两种新构型: 基于笼状结构和环状结构的构型, 并与链状构型相比较, 用密度泛函理论的B3LYP方法在6-31G(d)基组水平上计算了三种构型n=2～22(n取偶数)的几何结构、平均结合能、能隙以及能量的二次差分. 分析计算结果发现, 笼状构型不但在n=4和8处存在幻数团簇(实验上已经观察到), 而且预测在n=14处也存在类似的幻数团簇; 此外, 与(SiO2)n团簇不同的是, (SiO2)nO2H4团簇的环状构型的稳定性从n=4开始大于链状构型, 意味着水的加成对硅氧团簇的稳定性有着重要的影响.     

(BN)_n团簇的结构和稳定性

用HF方法、密度泛函理论的B3LYP以及微扰理论的MP2方法 ,在 6 3 1G(d)基组水平上 ,对 (BN) n(n =1～ 16)团簇的各种可能结构进行了优化 .讨论了环状与笼状稳定团簇的几何构型、自然键轨道 (NBO)、振动频率、结合能、核独立化学位移 (NICS)和能量二次差分 ,得到了 (BN) n(n =1～ 16)团簇结构的稳定性信息 .比较了HF ,B3LYP以及MP2三种理论方法对(BN) n 团簇的适应性所表现出的差异 .     

应用ABEEM/MM力场模型研究水分子团簇(H2O)n(n=7～35)的性质

应用ABEEM/MM模型研究和计算了水分子团簇(H2O)n(n=7～35)的各种性质,如:优化的几何构型,氢键个数,结合能,稳定性,ABEEM电荷分布,偶极矩,以及结构参数、平均氢键个数和强度、团簇的递增结合能等,并描述了六聚水区域中所反映的从二维结构(从二聚水到五聚水)到三维结构(n>6的水分子团簇)的过渡,又进一步地预测了从立方体结构到笼状结构的过渡出现在n=12的水分子团簇中,随着类似于笼状结构特点的不断增强,五元环的富集程度有所增加.以上研究不仅系统研究和分析了水团簇的各种性质,而且对比Ab initio研究和实验结果,进一步验证了ABEEM/MM模型的合理性以及参数的正确性和可转移性.     

(Mg3N2)n(n=1～4)团簇结构与性质的密度泛函研究

用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G*基组水平上对(Mg3N2)n(n=1～4)团簇各种可能的构型进行几何结构优化,预测了各团簇的最稳定结构.并对最稳定结构的振动特性、成键特性、电荷特性和稳定性等进行了理论分析.结果表明:(Mg3N2)n=1～4团簇易形成笼状结构,其最稳定构型中N原子配位数以3、4较多见;团簇主要由Mg-N键组成,Mg-N键长为0.194～0.218nm,Mg-Mg 键长为0.262～0.298 nm;N原子的平均自然电荷为-2.06 e,Mg原子的平均自然电荷为 1.37 e;(Mg3N2)2团簇有相对较高的动力学稳定性.     

(BCO)+n(n=1-12)团簇的结构与稳定性

用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法, 在6-31G*水平上对(BCO)⁺_n(n=1-12)团簇的几何结构、电子结构、振动频率等性质进行了理论研究. 结果表明, (BCO)⁺_n团簇的基态结构均为羰基端配位(μ₁-CO)结构, 且含三元环和五元环数目越多或四元环和六元环的数目越少, 相应的结构越稳定. 能量分析得到, n 为奇数的(BCO)⁺_n团簇比n为偶数的稳定.     

5d过渡金属原子中心镶嵌Ag团簇M@Ag12（M=Hf-Hg）／h和Oh构型的密度泛函理论研究

采用相对论密度泛函理论方法对Ih和Oh构型M@Ag12（M=Hf～Hg）的几何和电子结构进行了系统的研究．研究表明，原子半径之和与团簇的电子结构共同决定了M-Ag键长的大小．M@Ag12的成键能来自中心原子的嵌入能和Ag12笼子的形变能．最高占据轨道为成键轨道的团簇比反键轨道的团簇的稳定性强．我们发现在此系列中，Ih构型不一定总比Oh构型稳定．Hf@Ag12，Ir@Ag12，Au@Ag12和Hg@Ag12的Oh构型比Ih构型稳定．     

Si_2C_(m-2)(m=4～15)团簇的结构与稳定性

用密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6-31G*方法, 对Si2Cm-2(m = 4~15)团簇的几何构型、电子结构、振动频率等性质进行了研究, 讨论了化学键的特征和热力学稳定性, 比较了Si2Cm-2团中环状和线状结构的差异。结果表明, m = 4~13的团簇为线状结构, m=14~15的团簇为环状结构。在线状结构中, 随着m增大, 自旋多重度出现1、3交替变化, 并且Si原子倾向于在C链端部成键;环状结构中, C原子形成环状, 2个Si原子处于椭圆环状构型的两端。m 为奇数的Si2Cm-2团簇比m为偶数的更为稳定。     

羰基硼化合物(BCO)n(n==1～12)的理论研究

运用HF/3-21G方法和密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6-31G*方法, 对羰基硼化合物(BCO)n(n=1~12)的各种可能结构进行了优化, 对在B3LYP/6-31G*水平上得到的几何构型、电子态、结合能、振动频率、核独立化学位移(NICS)、能量二次差分和热力学性质进行了理论研究, 得到了(BCO)n(n=1~12)结构的稳定性信息. 十二种基态结构都是端配位(μ1-CO), (BCO)n(n=1~3, 5, 6) 的基态是线型或平面结构, (BCO)n(n=4, 7~12)的基态是笼状结构; B—C平均键能呈现奇偶交替现象, 偶数的结构比奇数稳定; 能量二次差分得到同样的结论；羰基的振动频率与实验值非常吻合; 热力学性质的研究对实验具有重要的指导意义.     

羰基镍簇Ni(CO)n(n=1-4)的结构和Ni-CO键解离性质的密度泛函理论研究

在密度泛函理论框架下, 应用不同泛函计算了配合物Ni(CO)n(n=1~4)的平衡几何构型和振动频率. 考察了泛函和基组重叠误差对预测Ni—CO键解离能的影响. 计算结果表明, 用杂化泛函能得到与实验一致的优化几何构型和较合理的振动频率. 对Ni(CO)n(n=2~4)体系, 用“纯”泛函, 如BP86和BPW91, 可得到与CCSD(T)更符合、 并与实验值接近的解离能. 当解离产物出现单个金属原子或离子(如金属羰基配合物的完全解离)时, BSSE校正项的计算中应保持金属部分的电子结构一致. 只有考虑配体基组和不考虑配体基组两种情况下金属的电子构型与配合物中金属的构型一致时, 才能得到合理的BSSE校正, 从而预测合理的解离能.     

(MN)nHm(M=Ga,In; n=1-4; m=1, 2)团簇的结构与稳定性

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法, 在6-31G**和Lanl2dz水平上分别对(MN)nHm(M=Ga, In; n=1-4; m=1, 2)进行了优化和振动频率计算. 得到了上述团簇的最稳定构型、H原子的结合能以及它们的能隙. 结果表明, (MN)nH(M=Ga, In; n=1-4)的基态构型均为双重态, (MN)nH2(M=Ga, In; n=1-4)的基态构型均为单重态; 当氢的个数为1时, 加在N原子上比加在M(M=Ga, In)原子上稳定, 如有N3单元, 那么加在N3单元两侧的构型是相同的, 且它是最稳定的; 当氢的个数为2时, 除n=1外, 分别加在两个N原子上的构型是最稳定的, 如有N3单元, 那么分别加在N3单元分离最远的两个N原子的构型是最稳定的. GaNH、(GaN)3H 和InNH的结合能和能隙都很大, 说明这些团簇都有很高的稳定性.     

一类[Os(II)(CO)3(tfa)(L)](L=O^O,O^N,N^N)配合物的结构和光谱特征

采用密度泛函理论以及B3LYP方法和单激发组态相互作用(CIS)方法分别优化了一系列[Os(II)(CO)3(tfa)(L)](tfa为三氟乙酸; L=O^O(1), O^N(2), N^N(3), 其中O^O为六氟乙酰丙酮, O^N为羟基喹啉, N^N为3-(三氟甲基)-5-(2-吡啶基)吡唑)配合物的基态和激发态结构. 利用含时密度泛函理论(TD-DFT)结合极化连续溶剂化模型(PCM)计算了配合物在CH2Cl2溶液中的吸收和发射光谱. 研究结果表明, 优化得到的几何结构参数和相应的实验值符合得非常好, 激发态几何构型相对基态变化较小, 这与实验上观察到的较小的斯托克斯频移现象一致. 配合物1-3的最低能吸收分别在342、431和329 nm, 其磷光发射分别在521、638 和488 nm. 配合物1-3的最高占据分子轨道和最低空轨道主要表现为L配体的π和π*轨道特征, 所以它们的最低能吸收归属于π-π*电荷跃迁, 并混有少量的金属到配体的电荷跃迁(MLCT)和配体之间电荷跃迁(LLCT)微扰, 且其高能吸收也表现为配体内部(IL)和配体间(LL)的电荷跃迁. 此外, 它们的磷光发射和吸收有相似的跃迁特征.     

类硅烯H2C＝SiLiBr与RH (R＝F, OH, NH2)的插入反应

采用DFT B3LYP和QCISD方法研究了类硅烯H2C＝SiLiBr与RH (R＝F, OH, NH2)的插入反应. 在B3LYP/6- 311＋G(d,p)水平上优化了反应势能面上的驻点构型. 结果表明, H2C＝SiLiBr与HF, H2O或NH3发生插入反应的机理相同. QCISD/6-311＋＋G(d,p)//B3LYP/6-311＋G(d,p)计算的三个反应的势垒分别为148.62, 164.42和165.07 kJ•mol－1, 反应热分别为－69.63, －43.02和－28.27 kJ•mol－1. 相同条件下发生插入反应时, 反应活性都是H—F＞H—OH＞H—NH2.     

(RXNR)_4(X=B，Al，Ga)簇合物的结构与化学键性质

用自洽场理论（HF）和密度泛函理论（DFT）的B3LYP方法,在6-311G~*水平上 ,首次从理论上研究了(RXNR)_4 (R = B,Al,Ga;R = H,CH_3,NH_2,OH)簇合 物及其先驱化合物（RXNR）_2的几何构型、电子结构和化学键性质,并与其异构体 及其等电子化合物进行了比较。结果表明,(RBNR)_4为环状骨架结构,(RAlNR)_4 和(RGaNR)_4为建立骨架结构。     

B2Cn+(n=1～9)团簇的结构及其稳定性

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP泛函, 在6-311G*水平上对B2Cn+(n=1～9)团簇的几何构型和电子结构进行了优化和振动频率计算. 结果表明, 在B2Cn+(n=1～9)团簇的基态构型中, B2C2+、B2C3+为具有D∞h对称性的线形结构, B2C7+为具有Cs对称性的立体环状结构, 其余均为平面构型; 其成键顺序为C—C成键优于B—C 成键, B—C成键优于B—B成键. 进一步得到了B2Cn+(n=1～9)团簇的总能量(ET)、零点能(EZ)、摩尔热容(Cp)、标准熵(S0)以及原子化能(ΔEn+). 其结果显示, 随着n的递增, ET、EZ、Cp、S0和ΔEn+数值均呈现增大趋势, 其中EZ数值呈现近似等梯度的增加趋势. 通过对B2Cn+(n=1～9)团簇基态结构的垂直电子亲合势的研究发现, n为奇数的B2Cn+团簇比n为偶数的稳定.     

类锗烯H2C=GeLiCl与RH(R=F,OH, NH2)的插入反应

采用DFT B3LYP和QCISD方法研究了不饱和类锗烯H2C=GeLiCl与RH(R=F, OH, NH2)的插入反应. 在B3LYP/6-311+G(d,p)水平上优化了反应势能面上的驻点构型. 结果表明, H2C=GeLiCl与HF、H2O 或NH3发生插入反应的机理相同. QCISD/6-311++G(d,p)//B3LYP/6-311+G(d,p)计算的三个反应的势垒分别为173.53、194.48和209.05 kJ·mol-1, 反应热分别为60.18、72.93和75.34 kJ·mol-1. 相同条件下发生插入反应时, 反应活性顺序都是H—F>H—OH>H—NH2.     

X~mAl~nH~m(X=Cl)稠环类苯休合物的化学键性质

用HF和DFT的B3LYP方法,在6－31G*水平上,首次对X~mAl~nH~m(X=Cl,H;n=3,5,7,8,10,12;m=3,4,5,6,)稠环类苯化合物的几何构型、红外光谱和化学键性质进行了研究,并与相应的X~mC~2nH~m稠环化合物苯、萘、菲、芘、苝和蔻的结? 棺髁吮冉希峁砻鳎琗~mAl~nH~m与X~mC~2nH~m具有相同的几何构型,随着配? 辉佑牍羌茉邮萊的增大,Al--N键能逐渐增大,键长逐渐减小位原子X对? 羌芑Ъ麬l----N或C－C的影响较小。