B12N12纳米笼：潜在的二氧化氮检测传感器

利用密度泛函理论通过计算吸附能量、HOMO/LUMO能隙变化、电荷转移、结构扭曲等研究二氧化氮分子在B12N12纳米笼的吸附．此外,通过计算B₁₂N₁₂的电子结合能、Gibbs自由能、态密度和分子表面的静电势研究其稳定性和其它特性．B₁₂N₁₂纳米笼吸附二氧化氮显示三种构型．B₁₂N₁₂团簇的HOMO/LUMO能隙变化对二氧化氮分子的存在非常敏感,从自由团簇的6.84 eV降为NO₂/团簇稳定团簇的3.23 eV．团簇的导电性被极大地提高,表明B₁₂N₁₂纳米簇可能是潜在的二氧化氮气体分子检测传感器.     

第一性原理计算ZrnFe(n=2—13)团簇的基态结构及其磁性

从第一性原理出发，利用密度泛函理论中的广义梯度近似对Zr_nFe(n=2—13)团簇进行了结构优化、能量和频率计算.在充分考虑自旋多重度的前提下，对每一具体尺寸的团簇，得到了多个平衡构型，并根据能量高低确定了团簇的基态结构.综合团簇的结合能、二阶能量差分以及团簇的最高占据轨道和最低未占据轨道间的能隙可知Zr₅Fe，Zr₇Fe和Zr₁₂Fe团簇的稳定性相对较高，Zr₁₂Fe团簇的结构是具有I_h对称性的正二十面体，而且Zr₁₂Fe的稳定性在所有团簇中是最高的.另外，不仅Zr₅Fe，Zr₇Fe和Zr₁₂Fe团簇的稳定性相对较高，而且它们均为磁性团簇(而Zr_n团簇的磁矩在n≥5时已经发生了淬灭)，由此可知通过选择合适的掺杂元素可能得到高稳定的磁性团簇.从Mulliken布居分析结果可知，除了在Zr₁₂Fe团簇中Fe原子失去少量电荷外，其他团簇中Fe原子均从Zr原子那里得到了一定量电荷，即Fe原子在Zr_nFe(n=2—13，n≠12)团簇中是电子受体.     

特定位点上CO2与(TiO2)n团簇相互作用的第一性原理研究

本文基于密度泛函理论系统地研究了(TiO₂)_n团簇上二氧化碳(CO₂)的吸附和活化性质. 计算结果表明，CO₂更倾向于吸附在(TiO₂)_n团簇的桥氧原子上，形成“化学吸附”碳酸盐络合物. 而CO更倾向于吸附到末端Ti-O的Ti原子上. 发现计算得到的碳酸盐振动频率值与实验获得的结果非常吻合，这表明配合物中CO₂的几何构型与其线性型相比，有微小的弯转. 通过对电子结构、电荷密度、电离势、HOMO-LUMO以及态密度的分析，证实了CO₂与团簇之间的电荷转移以及相互作用. 从预测的能量分布图来看，(TiO₂)_n团簇上的CO₂活化与结构密切有关，相比于块体的TiO₂，CO₂在团簇结构上更易于吸附和活化.     

密度泛函理论对ZrnPd团簇结构和性质的研究

用B3LYP/LANL2DZ方法对Zr_nPd(n =1—13)团簇的平衡几何结构、能量、频率、电子性质和磁性进行了计算.研究表明,Pd原子位于表面的异构体更为稳定,其中Zr₇Pd,Zr₁₂Pd团簇稳定性高,是幻数团簇,此外,相对于Zr_nCo与Zr_nFe团簇,Zr_nPd团簇参与化学反应的能力较弱,化学稳定性更     

CH2和CH3自由基吸附在Cun (n=1-6)团簇上C-H对称振动模式的软化

利用密度泛函理论中杂化泛函理论方法计算了CH₂和CH₃自由基吸附在Cu_n(n=1～6)团簇上时C?H对称伸缩振动模式的软化性质,结果表明,CH₂在Cun团簇上的吸附要比CH₃的吸附强. 计算得到的C-H键的振动频率与实验上测量的这两个自由基吸附在Cu(111)表面的结果符合得很好,随着团簇尺寸的增加,C-H对称伸缩振动频率的软化(红移)越来越大.     

Density Functional Theory Study on Electronic and Magnetic Properties of Mn-doped (MgO)n (n=2～10) Clusters

利用密度泛函理论方法优化了纯的和M_n原子掺杂的(MgO)_n (n=2～10)团簇的几何结构. 在Mn原子掺杂的氧化镁结构中, 获得了一系列的同分异构体和与之相对应的总能量.MnMg_n-1O_n(n=2～10)的几何构型显示Mn原子优先取代低配位的Mg原子. 结构稳定性分析表明,除了(MgO)₁₀团簇外,其它纯的和掺杂结构的平均结合能均随着团簇的增大而增强. MnMg_n-1O_n团簇的二阶能量差结果表明MnMg₅O₆和MnMg₈O₉比相邻的团簇表现出更高的相对稳定性. 除了MnMgO₂团簇的磁矩为3.00 μB外,其它掺杂结构的磁矩均为5 μB左右. 它们的磁性主要受电荷转移大小、原子在结构中的位置以及结构尺寸所影响.     

三明治结构Tan(B3N3H6)n+1 团簇的磁性和量子输运性质

利用密度泛函理论和非平衡格林函数方法, 本文对小尺寸团簇Ta_n(B₃N₃H₆)_n+1 (n ≤ 4)的磁性和量子输运性质进行了系统的研究. 计算结果表明, 此类体系采用三明治结构作为其基态并且具有较高的稳定性. 体系的磁矩随团簇尺寸的增大而线性增大. 当把Ta_n(B₃N₃H₆)_n+1团簇耦合到Au电极上时, 形成的Au-Ta_n(B₃N₃H₆)_n+1-Au体系在有限偏压下展示出了较强的自旋过滤能力, 因而可以被看做是一类新型的低维自旋过滤器.     

NaBn(n=1—9)团簇的几何结构和电子性质

应用密度泛函理论(DFT)中B3LYP方法在6-311+G(d)水平上计算并分析了 NaB_n(n=1—9)团簇的几何结构及电子性质. 同时, 讨论了团簇的平均结合能、能级间隙、二阶能量差分和极化率.研究表明:NaB_n(n=1—9) 团簇基态绝大多数为平面构型. 能级间隙和二阶能量差分结果表明NaB₃与NaB₅是幻数团簇. 另外, 对平均线性极化率和极化率的各向异性不变量研究表明基态NaB_n团簇的电子结构随B原子的增加虽然趋于紧凑, 但尚未形成特定的堆积方式.     

有机金属化学气相沉积法制备的Ni/Al2O3纳米复合材料的氢吸附

研究了通过有机金属化学气相沉积技术及单源分子前躯体方法制备的Ni/Al₂O₃纳米复合材料的氢吸附(存储). 在冷壁的有机金属化学气相沉积反应器中,通过降解Ni(acac)₂粉末基底上的[H₂Al(OtBu)]₂制备的Ni/Al₂O₃纳米复合材料. 通过X射线粉末衍射、扫描电镜、透射电镜以及能量色散型X射线荧光光谱等技术表征该复合材料. 采用自制Sievert's设备研究该复合材料的氢吸附(存储),可以储存约2.9%(重量比)的氢.     

CO和O2分子与TiO2(110)表面负载Pt单原子的相互作用

Pt单原子在低温CO氧化反应中具有很高的催化活性. 利用扫描隧道显微术与密度泛函理论，研究了Pt单原子在还原性TiO₂(110)表面的吸附行为及其与CO和O₂分子的相互作用. 研究发现在80 K低温下，TiO₂表面的氧空位缺陷是Pt单原子的最优吸附位. 将CO和O₂分子分别通入Pt单原子吸附后的TiO₂表面，研究相应的吸附构型. 实验表明在低覆盖度下，单个Pt原子会俘获一个CO分子，CO分子同时与表面次近邻的五配位Ti原子(Ti_5c)成键，进而形成非对称的Pt-CO 复合物构型. 将样品从80 K升温到100 K后，TiO₂表面的CO分子会迁移到Pt-CO处形成Pt-(CO)₂的复合结构. 对于O₂分子，单个Pt原子同样会吸附一个O₂分子，O₂分子也会与最近邻或次近邻的Ti_5c原子成键形成两种Pt-O₂构型. 这些结果在单分子尺度上揭示了CO和O₂与Pt单原子的相互作用，呈现了CO与O₂反应中的初始状态.     

The structure and stability of Si@Al<Subscript>12</Subscript>H<Subscript>n</Subscript> (n=1−14) clusters

Density functional theory has been employed in order to investigate the structure and stability of Si@Al₁₂H_n () clusters. Hydrogenated Si@Al₁₂ clusters exhibit pronounced stability for even numbers of H atoms. Large binding energy, HOMO-LUMO gaps and increased ionization potentials imply that these clusters should be physically and chemically stable. The analysis of the charge density of the HOMO plot illustrates that a pair of hydrogen atoms prefer to occupy opposing on-top sites for clusters with an even n number. Studies of deformation charge density plots demonstrate that significant charge transfer occurs from the Si@Al₁₂ to the H atoms.     

锂原子修饰B6团簇的储氢性能研究

利用密度泛函理论研究B₆和Li_mB₆ (m= 1–2)团簇的结构及其储氢性能. 结果表明, 氢分子在B₆团簇的三种可能结构中均发生解离吸附, Li原子在B₆团簇表面不发生团聚,每一个Li原子均吸附几个氢分子. 其中以两个Li原子修饰笼形B₆团簇吸附完整氢分子数最多,储氢质量分数为20.38%, 氢分子的平均吸附能为1.683 kcal/mol,表明了它在常温常压条件下作为储氢材料的可行性. 关键词： mB₆ (m=1-2)团簇')" href="#">Li_mB₆ (m=1-2)团簇 密度泛函理论(DFT) 吸附能 储氢性能     

H2在Al7-团簇解离吸附的理论研究

利用高精度从头计算方法研究了H₂分子在Al₇^-阴离子团簇上的吸附及解离过程, 确定了分子吸附及解离吸附的稳定结构,并分析了各结构的光电子能谱. 计算表明H₂在Al₇^-上为弱的物理吸附,吸附能约为0.02 eV;解离过程的能垒约为0.75 eV. 对团簇及解离吸附结构的态密度与实验得到的光电子能谱的比较表明二者能够很好地符合, 确定H₂与激光烧蚀产生的团簇直接反应时能在Al₇^-上发生解离. 关键词： 7^-')" href="#">Al₇^- 2')" href="#">H₂ 解离吸附 从头计算     

Geometric,stable and electronic properties of Aun-2Y2（n=3-8） clusters

Employing first-principles methods,based on the density function theory,and using the LANL2DZ basis sets,the ground-state geometric,the stable and the electronic properties of Aun-2Y2 clusters are investigated in this paper.Meanwhile,the differences in property among pure gold clusters,pure yttrium clusters,gold clusters doped with one yttrium atom,and gold clusters doped with two yttrium atoms are studied.We find that when gold clusters are doped by two yttrium atoms,the odd-even oscillatory behaviours of Aun-1Y and Aun disappear.The properties of Aun-2Y2 clusters are close to those of pure yttrium clusters.     

乙烯和乙炔基在Ni(110)表面上吸附结构的研究

采用平面波赝势方法，利用基于从头计算的软件包，对乙烯和乙炔基在Ni(110)表面上吸附的问题进行了计算. 在低覆盖度时，孤立的乙烯分子的吸附能比密集时高，乙烯分子的C-C 轴大致沿衬底的Ni原子链方向(即沿［110］晶向)，C-C轴与衬底Ni(110)表面有12°的倾斜角，乙烯分子的C—C键的键长为 0.147nm. 乙烯分子中接近顶位的C原子与衬底中距离最近的Ni原子为0.199nm. 在高覆盖度时，乙烯分子在Ni(110)表面上形成c(2×4)再构，每个表面二维元胞中有两个乙烯分子，每个乙烯分子的吸附位置与低覆盖度时相似，而C—C键长比低覆盖度时要短. 乙炔基是乙烯在Ni(110)表面上分解的产物. 关于乙炔基的计算结果表明：乙炔基的两个C原子的间距为0.131nm，比乙烯分子中C原子的间距更短. 与乙烯分子相比，乙炔基的吸附位置更靠近顶位. H原子与吸附在顶位上的C原子相连接，C—H键也大致沿衬底的Ni原子链方向，与Ni表面呈45°的倾斜角. 关键词： 乙烯和乙炔基 平面波赝势方法 吸附几何结构     

The Raman and Infrared Spectra and Structures of Ethyl Chloride,Bromide and Iodide

The Raman, infrared and proton NMR spectra of the liquid molecules, C₂H₅-X(X[dbnd]Cl, Br, I) have been recorded. And the molecular structures have been studied on the basis of these spectra. Consequently a non-rigid structure in which a CH₂ group rotates freely with respect to the three hydrogen atoms of CH₃ group is established.     

Hydrogen storage of beryllium adsorbed on graphene doping with boron: First-principles calculations

Based on density-functional theory, we find that B-doped graphene significantly enhances the Be adsorption energy and prevent Be atoms from clustering. The complex of Be adsorbed on B-doped graphene can serve as a high-capacity hydrogen storage medium: the hydrogen storage capacity (HSC) can reach up to 15.1 wt% with average adsorption energy ?0.298 eV/H₂ for double-sided adsorption. It has exceeded the target specified by US Department of Energy with HSC of 9 wt% and a binding energy of ?0.2 to ?0.6 eV/H₂ at near-ambient conditions. By analyzing the projected electronic density of states of the adsorbed system, we show that the high HSC is due to the change of electron distribution of H₂ molecules and a graphene system decorated with B and Be atoms.     

Ab initio study of H and He migrations in β-phase Sc, Y, and Er hydrides

Ab initio calculations based on the density functional theory have been performed to investigate the migrations of hydrogen(H) and helium(He) atoms in β-phase scandium(Sc),yttrium(Y),and erbium(Er) hydrides with three different ratios of H to metal.The results show that the migration mechanisms of H and He atoms mainly depend on the crystal structures of hydrides,but their energy barriers are affected by the host-lattice in metal hydrides.The formation energies of octahedral-occupancy H(H oct) and tetrahedral vacancy(V tet) pairs are almost the same(about 1.2 eV).It is of interest to note that the migration barriers of H increase with increasing host-lattice atomic number.In addition,the results show that the favorable migration mechanism of He depends slightly on the V tet in the Sc hydride,but strongly on that in the Y and Er hydrides,which may account for different behaviours of initial He release from ScT2 and ErT2.     

Effect of γ-Al2O3 substrate on NO2 interaction with supported BaO clusters

BaO oxide is the main storage component of the NO_x storage and reduction catalysts. Herein, the interactions between the NO₂ molecule and the unsupported as well as γ-Al₂O₃ supported BaO clusters have been studied using the first principle density functional theory calculation. Our results indicated that there is a strong synergetic effect involving both the BaO clusters and the surface of the γ-Al₂O₃ substrate toward NO₂ adsorption. The interfacial region between the monodispersed BaO cluster and the substrate surface that allows NO₂ to bond with the cluster and the surface simultaneously was shown to be optimal for NO₂ adsorption.