AunSc (n=2～13)团簇的第一性原理研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(GGA)对Au_nSc(n=2～13)的几何构型进行优化,并对能量和电子性质进行了计算．结果表明,当n≤11时,Au_nSc的低能量结构是平面结构,且掺杂的Sc原子没有扰乱Au_n的框架;当n≥12,Sc原子陷入了金团簇所形成的笼内．二阶能量差分、分裂能、电离势、亲和势和能隙表明Au₃Sc、Au₅Sc、Au₇Sc、Au₉Sc、Au₁₁Sc和Au₁₃Sc是较稳定的团簇;掺杂的Sc原子提高了纯金团簇的稳定性且改变了纯金团簇化学活性的;当n≤11时,Au_nSc的磁矩在0.000～1.000 μB振荡;对于n≥12,Au_nSc的磁矩出现了猝灭．     

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.     

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.     

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.     

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     

内嵌金属富勒烯Y@C82的制备及同步辐射EXAFS研究

内嵌金属富勒烯以其独特的几何结构与电子结构预示其在电子、光电子以及医疗领域有重大的应用前景而受到研究者格外的关注. 详细描述了内嵌金属富勒烯的高效率生产的制备过程, 并通过测定和拟合在低温(25K)下Y@C₈₂的不同k取值范围的EXAFS谱, 可以得到Y@C₈₂中的Y的最近邻和次近邻配位壳层的结构参数, 还可以得知Y-C两个壳层的配位距离基本没有随k的取值范围变化, Y@C₈₂的两个壳层的原子分布即使在低温下也存在比较大的无序.     

内掺过渡金属非典型富勒烯M@C22(M=Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni) 几何结构、电子结构、稳定性和磁性的密度泛函研究

采用密度泛函理论中广义梯度近似对非典型富勒烯C₂₂和过渡金属内掺衍生物M@C₂₂(M=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co和Ni)的几何结构和电子结构进行计算研究.发现非典型富勒烯C₂₂的基态结构是含有一个四碳环的单重态笼状结构.过渡金属原子的掺入明显提高了体系的稳定性. C-M键既有一定共价性又有一定离子性.磁性、能级图、轨道分布和态密度图分析表明: M原子的3d轨道和碳笼的C原子的原子轨道之间存在较强的轨道杂化. Ti, Cr, Fe和Ni内掺的结构出现磁性完全猝灭现象. Sc和碳笼间是弱反铁磁作用, V,Mn和Co与碳笼间是弱铁磁作用.     

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.     

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.     

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.     

利用高分辨率光谱和从头算理论研究9-甲基蒽的大振幅运动

本文利用平行超音速射流和光频梳技术观察到9-甲基蒽(9MA)的多普勒的高分辨率和高精度光谱. CH₃内部旋转的势能曲线用六重对称正弦函数表示. 之前报道的9MA-d12的势垒(V₆)远远低于9MA-h12[M. Baba, et al., J. Phys. Chem. A 113, 2366 (2009)]. 本文对多组分分子轨道法进行从头算方法的理论计算. 氘代取代势垒降低的部分原因是H和D原子核的波函数不同.     

B-X and C-X Band Systems of CuCl Revisited: Laser-induced Fluorescence Study in 465−490 nm

通过20400～21800 cm^-1的激光诱导荧光激发谱,重新研究了CuCl的B～X和C～X带系,洪特情形(a)的转动分析揭示出明显的单重态到单重态的跃迁特征. 测量的寿命(分别为4.670和4.667 μs)对于纯的单重态明显太长, 表明CuCl的B态和C态应该位于单重态(¹П和¹∑⁺)和三重态(³П_0,1,2)的混合区,光谱所观测到的这两个激发态可能是被临近三重态严重微扰的单重态.     

The microwave response of MgB2 /Al2O3 superconducting thin films

Microwave characteristics of MgB2/Al2O3 superconducting thin films were investigated by coplanar resonator technique. The thin films studied have different grain sizes resulting from different growth techniques. The experimental results can be described very well by a grain-size model which combines coplanar resonator theory and Josephson junction network model. It was found that the penetration depth and surface resistance of thin films with smaller grain sizes are larger than those of thin films with larger grain sizes.     

乙炔高温裂解的从头算动力学模拟

本文采用了从头算动力学结合量化计算来研究乙炔的热裂解,发现了一条通过连续乙烯基卡宾加成生成苯环的机理,并和与这条路径相竞争的路径进行了对比. 此外,还得到了乙烯基卡宾的寿命.     

纤维状TiO2/Bi2O3光催化剂的制备及其光催化性能

以C₁₆H₃₆O₄Ti和Bi(NO₃)·5H₂O为原料,以棉花纤维为生物模板,合成了系列纤维状TiO₂/Bi₂O₃光催化剂．采用XRD、SEM、UV-Vis等测试技术对样品的相结构、形貌和吸光性能等进行了表征分析．结果表明,样品中的Bi₂O₃为单斜相和四方相共存的混晶,纤维长度达到毫米级,     

纤维素和甲醇共催化热解制备对二甲苯

本文对纤维素和甲醇在不同金属氧化物改性的ZSM5催化剂作用下共催化快速热解实现一步制备可再生对二甲苯的过程进行了研究. 结果表明,镧改性的ZSM5催化剂是生产生物基对二甲苯的有效催化剂. 对二甲苯的选择性和产率主要由催化剂酸性、反应温度和甲醇含量决定. 在20%La₂O₃-ZSM5(80)催化剂作用下,纤维素与33wt%甲醇共催化快速热解获得对二甲苯的最高收率和对二甲苯/二甲苯的最高比率分别为14.5 C-mol%和86.8%. 本文详细研究了催化热解过程中催化剂的失活,基于产物的分析和催化剂的表征提出了由纤维素制备对二甲苯的可能反应途径.     

基于周期性边界条件的分块量子化学方法对液态水的从头算分子动力学模拟

本文利用分块量子化学方法,实现了在周期性边界条件下应用二阶微扰(MP2)理论对液态水的从头算分子动力学模拟. 通过采用aug-cc-pVDZ基组,MP2理论可以精确地描述水分子之间的相互作用势能面,因而在描述水的各项理化性质方面,MP2有望提供比密度泛函理论更加精确的结果. 本研究计算了多种水的结构及动力学性质,包括径向分布函数,扩散系数,偶极矩,三个临近氧原子的角度分布,氢键结构,都得到了与实验观测一致的结果. 因此,周期性边界量子分块方法可以作为一种研究水的物质结构的可靠理论方法,并且有望促进水科学领域争议性问题的解决. 同时,该方法具有普适性和可扩展性,为有效应用高精度量子化学从头算方法计算其他凝聚态体系提供了理论框架.     

花状NaY(MoO4)2的合成和(MoO4)2:Eu3+的光学性质

用微波辅助水热-煅烧法成功合成了花状NaY(MoO₄)₂颗粒,用XRD、XPS、FESEM进行了表征,提出了花状NaY(MoO₄)₂颗粒可能的形成机理. 采用相同的方法合成了NaY(MoO₄)₂:Eu³⁺荧光体,该荧光材料在612 nm处有一个强的发射峰,可用作白色发光二极管的红色磷光剂. 此外,微波辅助水热-煅烧法可能发展成为制备其他花状稀土钼酸盐的有效途径.     

C72,La2@C72几何结构和电子性质的计算研究

采用密度泛涵理论(density functional theory, DFT)中的广义梯度近似(generally gradient approximation, GGA)对富勒烯C₇₂和内掺金属La富勒烯La₂@C₇₂三种同分异构体的几何结构和电子结构进行研究.发现在C₇₂的三种同分异构体中，满足独立五边形规则(isolated-pentagon-rule，IPR)的C₇₂(D_{6d< 关键词： 72}')" href="#">C₇₂ 2@C₇₂')" href="#">La₂@C₇₂ 密度泛涵理论 几何结构 电子结构