吡咯烷酮对Au_n(n=2～10)团簇保护机制的第一性原理研究

使用密度泛函理论方法研究了Aun(n=2-10)团簇与保护配体吡咯烷酮(pyrrolidone,PRD)之间的相互作用.经过在TPSS/def2-TZVP水平上的优化和遴选,得到较为稳定的Aun∶PRD(n=2-10)构型.计算表明:PRD与Au团簇间存在物理吸附作用,PRD中的O与Au相互间形成较弱的Au—O键,在二者之间存在少量的电荷转移,PRD作为电子供体,Au团簇为电子受体.表明PRD不仅能吸附在Aun(n=2-10)团簇表面阻止其聚集,而且能够影响其电子性质,但这种影响较小.这正是选择PRD作为Aun保护配体的结构基础.     

AunLa(n=1~8)团簇的密度泛函研究简

采用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函B3LYP方法,在LANL2DZ基组水平上研究了Aun La(n=1~8)团簇的几何结构.计算并讨论了基态结构稳定性及电子性质.结果表明,当n=3-8时,基态结构均为三维结构且La原子趋向与更多的Au原子结合.团簇二阶能量差分,能隙和化学硬度计算结果显示除了AuLa外,具有偶数数目的团簇比奇数数目的团簇具有更好的稳定性,其中,Au3La团簇的稳定性相对较好.     

金团簇掺杂镍原子的量子化学研究

利用基于密度泛函理论的量子化学从头计算方法,计算了金掺杂镍原子团簇AunNi2(n=1~4)的稳定结构和对应的电子态,部分稳定结构具有较高的自旋多重性.比较研究AunNi2和Aun的稳定性,结果表明Au-Ni相互作用较强,掺入两个Ni原子提高了纯金团簇的稳定性,而且团簇体积越大,这种影响越小,计算结果还再现了封闭结构高稳定性质的振荡性.     

(KN3)n(n=1~5)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论B3LYP方法, 在6-311G*基组水平上对(KN3)n(n=1~5)团簇各种可能的结构进行了几何结构优化, 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、电荷分布和稳定性性质进行了分析研究. 结果表明, 叠氮化合物中叠氮基以直线型存在, KN3团簇最稳定结构为直线型, (KN3)n(n=2~3)团簇最稳定结构为环形结构, (KN3)n(n=4~5)团簇最稳定结构是由(KN3)2团簇最稳定结构形成的平面和空间结构. N-N 键键长在0.1156~0.1196 nm之间, N-K键键长在0.2357~0.2927 nm之间; 叠氮基中间的N原子显示正电性, 两端的N原子显示负电性, 且与K原子直接作用的N原子负电性更强, 金属K原子与N原子之间形成离子键. (KN3)n(n=1~5)团簇最稳定结构的IR光谱最强振动峰均位于2180~2230 cm-1, 振动模式为叠氮基中N-N键的反对称伸缩振动. 稳定性分析显示, (KN3)3团簇具有相对较高的动力学稳定性.     

(KN3)n(n=1~5)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论B3LYP方法, 在6-311G*基组水平上对(KN3)n(n=1~5)团簇各种可能的结构进行了几何结构优化, 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、电荷分布和稳定性性质进行了分析研究. 结果表明, 叠氮化合物中叠氮基以直线型存在, KN3团簇最稳定结构为直线型, (KN3)n(n=2~3)团簇最稳定结构为环形结构, (KN3)n(n=4~5)团簇最稳定结构是由(KN3)2团簇最稳定结构形成的平面和空间结构. N-N 键键长在0.1156~0.1196 nm之间, N-K键键长在0.2357~0.2927 nm之间; 叠氮基中间的N原子显示正电性, 两端的N原子显示负电性, 且与K原子直接作用的N原子负电性更强, 金属K原子与N原子之间形成离子键. (KN3)n(n=1~5)团簇最稳定结构的IR光谱最强振动峰均位于2180~2230 cm-1, 振动模式为叠氮基中N-N键的反对称伸缩振动. 稳定性分析显示, (KN3)3团簇具有相对较高的动力学稳定性.     

氨团簇(NH_3)_n(n=2～8)结构的密度泛函理论研究

本文应用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6-31G(d)和6-31 G(d)基组水平上对氨团簇氢键体系进行了研究,计算得到了氨团簇(NH3)n(n=2～8)的各种稳定构型及对应的能量和团簇束缚能.分析发现,在各类尺寸中以单环结构最为稳定,而相同尺寸的异构体之间团簇束缚能越大越稳定.最后利用二阶差分理论讨论了不同尺寸氨团簇中最稳定结构的生长规律,结果表明n=5,7时的结构最为稳定,具有明显的幻数特征,n=6,8时的团簇结构最不稳定,而在n=2～5之间,随着n的增大团簇的稳定性也在逐步增强.     

AunCo (n=1～7)团簇的密度泛函理论研究.

用B3LYP/LanL2DZ方法,系统研究了钴掺杂金团簇Au_nCo (n=1～7)可能的稳定结构和最低能量异构体的相对稳定性．确定了系列低能量异构体,部分异构体的电子态具有较高的自旋多重性．计算结果表明,除n=7外Au_nCo (n=1～7)团簇的基态几何结构为平面结构,Au₂Co为幻数团簇、具有较高的稳定性.     

从头计算对GanNm团簇的结构与稳定性的研究

用B3LYP-DFT方法对GanN2(n=1~7)和GanN(n=2~8)团簇的结构与稳定性进行了研究.在6-31G*水平上进行了结构优化和频率分析,得到了GanN2(n=1~7)和GanN(n=2~8)团簇的基态结构.在GanN(n=2~8)团簇的基态几何结构中,N原子处在分子结构的中心;在GanN2(n=1~3)团簇中,N—N键比Ga—N键强;在GanN2(n=4~7)团簇中存在Ga3N单元和Ga4N单元.在GanN2(n=1~7)和GanN(n=2~8)团簇中,Ga4N2,Ga6P2,Ga3N,Ga5N和Ga7N较其它团簇稳定.     

吡咯烷酮对Aun (n = 2–10)团簇保护机制的第一性原理研究

使用密度泛函理论方法研究了Aun (n = 2-10)团簇与保护配体吡咯烷酮(pyrrolidone, PRD)之间的相互作用．经过在TPSS/def2-TZVP水平上的优化和遴选,得到较为稳定的Aun:PRD (n = 2-10)构型．计算表明： PRD与Au团簇间存在物理吸附作用,PRD中的O与Au相互间形成较弱的Au–O键,在二者之间存在少量的电荷转移,PRD作为电子供体,Au团簇为电子受体．表明PRD不仅能吸附在Aun(n = 2-10)团簇表面阻止其聚集,而且能够影响其电子性质,但这种影响较小。这正是选择PRD作为Aun保护配体的结构基础．     

Nb_2Si_n~-(n=1～6)团簇的几何构型、电子性质和磁性的理论研究

运用密度泛函方法在(U)B3LYP/LanL2DZ水平上研究了Nb2Sin-(n=1~6)团簇的几何结构和电子性质.结果发现Nb2Sin-(n=1~6)团簇只是在相应的Nb2Sin团簇的结构基础上发生了微小畸变.其中Nb2Si-6团簇结构变化较为严重.对平均束缚能和分裂能的研究发现,Nb2Sin-(n=1~6)团簇的平均束缚能和分裂能均明显高于相应的Nb2Sin团簇,表明增加一个电子可以提高Nb2Sin(n=1~6)团簇的稳定性.通过对最低能构型的分裂能的研究发现,Nb2Si-3团簇和Nb2Si3团簇分别是Nb2Sin-和Nb2Sin(n=1~6)团簇中所有最低能构型中最稳定的.对电荷自然布局的研究发现,在Nb2Sin-(n=1~6)团簇中出现了电子反转.而对于Nb2Sin(n=1~6)团簇,当n=4~6时出现电子反转现象,n=1~2时电子转移符合常规.对HOMO-LUMO能隙的研究结果表明,除了n=1,6外,其余Nb2Sin-(n=2~5)团簇最低能结构的HOMO-LUMO能隙均小于相应的Nb2Sin团簇,说明在这些团簇中增加一个电子增强了团簇的化学活性,但是当n=1、6时增加一个电子,该团簇的化学活性反而降低了.对于Nb2Sin-(n=1~6)团簇来讲,Nb2Si-2和Nb2Si-5团簇分别成为Nb2Sin-(n=1~6)团簇中化学稳定性最强和化学活性最强的.且Nb2Sin-(n=1~6)团簇呈现半导体属性.对磁矩的研究结果表明,Nb2Sin-(n=1~6)团簇的最低能结构的总磁矩均为1.00μB,两个Nb原子的局域磁矩方向,除了Nb2Si5-团簇有一个铌原子与总磁矩相反外,其余均与总磁矩方向相同.说明各团簇中两个铌原子和硅原子对磁矩的贡献不同,方向也不完全相同.     

First Principle Calculation on Aun Ag2 (n = 1 ～ 4) Clusters

The first-principles method based on density-functional theory is used to investigate the geometries of the lowest-lying isomers of Aun Ag2 (n = 1 ～ 4) clusters. Several low-lying isomers are determined, and many of them in electronic configurations with a high spin multiplicity. The stability trend of Ag-doped Aun clusters is compared to that of pure Aun clusters. Our results indicate that the inclusion of two Ag atoms in the clusters lowers the cluster stability, indicating higher stability as the structures grow in size. The bigger energy difference between the Aun and Aun Ag2 curves as the structures grows in size. This information will be useful to understanding the enhanced catalytic activity and selectivity gained by using silver-doped gold catalyst.     

金团簇结构和电子性质的密度泛函研究

采用密度泛函理论,研究了Aun(2≤n≤10)团簇的最优结构和电子性质.采用各种不同的拓扑结构进行优化,计算结果显示最优结构都是二维的;在得到的最优结构基础上,进一步研究了其电子性质.结合能的二阶差分,费米能和能隙都显示了奇偶谐振效应.具有偶数个原子的金团簇要比奇数个原子的金团簇稳定,这与金团簇中的电子配对紧密相关.     

First Principle Calculation on AunAg2 （n = 1 - 4） Clusters

The first-principles method based on density-functional theory is used to investigate the geometries of the lowest-lying isomers of AunAg2 （n = 1 - 4） clusters. Several low-lying isomers are determined, and many of them in electronic configurations with a high spin multiplicity. The stability trend of Ag-doped Aun dusters is compared to that of pure Aun clusters. Our results indicate that the inclusion of two Ag atoms in the clusters lowers the cluster stability, indicating higher stability as the structures grow in size. The bigger energy difference between the Aun and AunAg2 curves as the structures grows in size. This information will be useful to understanding the enhanced catalytic activity and selectivity gained by using silver-doped gold catalyst.     

团簇Aun+1-1、AunCr-1 (n=1-10)吸附CO的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论对CO在阴离子团簇Aun+1-1、AunCr-1(n=1-10))表面的吸附做了系统研究.结果表明,团簇Aun+1CO-1、AunCrCO-1的基态结构是在团簇Aun+1-1、AunCr-1最低能量结构的基础上吸附CO形成; 吸附后的CO键长变长,振动频率减小,表明CO分子被活化;取值相同时,AunCrCO-1的平均结合能高,表明团簇Aun+1CO-1掺杂Cr后稳定性升高.HOMO-LOMO能隙结果表明Aun+1CO-1替代掺杂Cr原子后团簇的化学活性得到了提升,AunCrCO-1、Aun+1CO-1团簇能隙具有奇偶振荡的现象;轨道电荷分析表明CO与团簇相互作用实质是C原子与成键Au原子或Cr原子间转移电荷,CO在与团簇相互作用过程中O原子轨道电荷分布几乎没有发生变化.     

Aun(n=2,3,4)团簇与乙醇分子相互作用的第一性原理研究

利用密度泛函理论研究了Au_n(n=2,3,4)团簇与乙醇分子的吸附机理.研究结果表明:Au_n(n=2,3,4)团簇分别能够吸附1到n个乙醇分子,生成Au_n-(C₂H₆O)_1-n配合物;Au₄团簇吸附乙醇分子有多种构型,通过分析吸附能和Mulliken电荷分布,确定了4个乙醇分子的吸附顺序及相应的稳定构型;Au_n(n=3,4)团簇在吸附最后一个乙醇分子时改变了前面Au—O成键的作用模式,而是选择Au—H成键;作为吸附主体的金团簇和被吸附的乙醇分子在吸附前后构型变化都很少,它们之间的吸附作用为弱相互作用. 关键词： 金团簇 乙醇分子 密度泛函理论     

AunY(n＝1—9)掺杂团簇的结构和电子性质研究

采用相对论有效原子实势(RECP)近似和密度泛函(B3LYP)方法，选择LANL2DZ基组，优化得到了Au_nY(n＝1—9)二元掺杂团簇稳定的基态结构和电子性质.研究结果表明，掺杂Y原子的Au_nY(n＝1—9)团簇随n的变化，其电离势、电子亲合能和费米能级与Au_n(n＝2—9)一样具有“奇-偶”振荡效应；团簇离子的稳定性具有“幻数”现象，Au₂Y⁺和Au₆Y⁺比其他团簇离子更稳定，与质谱实验结果一致；同一团簇中，团簇最稳定的异构体(基态)是趋于Y原子有最大的邻近的Au原子数. 关键词： Au-Y团簇 密度泛函 平衡几何结构 电子性质     

Aun（n=2—9）团簇的几何结构和电子特性

采用密度泛函DFT中的 B3LYP 方法，选择LANL2DZ基组，对Aun（n＝2—9）小团簇的各种可能结构进行优化，得到了它们的基态平衡结构并计算出其原子化能.研究表明：随着团簇尺寸的增大，单个原子的平均原子化能逐渐增大.同时分析了团簇的能级分布、最高占据轨道与最低空轨道之间形成的能级间隙.计算出了电子亲和能和电离势，计算值与实验值非常接近.最后分析了费米能级、电子亲和能和电离势形成“奇－偶”振荡效应的原因. 关键词： Au团簇 平衡几何结构 能隙 电子性质     

Quantum-Mechanical Study of Small Au2Pdn （n=1 ～ 4） Clusters

Gold-doped palladium clusters, Au2Pdn （n=1～4）, are investigated using the density functional method B3LYP with relativistic effective core potentials （RECP） and LANL2DZ basis set. The possible geometrical configurations with their electronic states are determined, and the stability trend is investigated. Several low-lying isomers are determined, and many of them are in electronic configurations with a high-spin multiplicity. Our results indicate that the palladium-gold interaction is strong enough to modify the known pattern of bare palladium clusters, and the lower stability as the structures grow in size. The present calculations are useful to understanding the enhanced catalytic activity and selectivity gained by using gold-doped palladium catalyst.     

Density functional study on structural and electronic properties of bimetallic gold--yttrium clusters: comparison with pure gold and yttrium clusters

Employing first-principles methods, based on the density functional theory, this paper investigates the ground state geometric and electronic properties of pure gold clusters, pure yttrium clusters and gold clusters doped each with one yttrium atom. It is shown that the average bond lengths in the Augold--yttrium bimetallic cluster, density functional theory, HOMO--LUMO gap, equilibrium structureProject supported by the Education Committee of Chongqing (Grant No KJ051105) and the National Natural Science Foundation of China (Grant No 10276028).3640, 3640B, 3120A, 3130J9/1/2007 12:00:00 AMEmploying first-principles methods, based on the density functional theory, this paper investigates the ground state geometric and electronic properties of pure gold clusters, pure yttrium clusters and gold clusters doped each with one yttrium atom. It is shown that the average bond lengths in the Augold--yttrium bimetallic cluster, density functional theory, HOMO--LUMO gap, equilibrium structureProject supported by the Education Committee of Chongqing (Grant No KJ051105) and the National Natural Science Foundation of China (Grant No 10276028).3640, 3640B, 3120A, 3130J9/1/2007 12:00:00 AMEmploying first-principles methods, based on the density functional theory, this paper investigates the ground state geometric and electronic properties of pure gold clusters, pure yttrium clusters and gold clusters doped each with one yttrium atom. It is shown that the average bond lengths in the Au$_{n - 1}$Y($n \le $9) bimetallic clusters are shorter than those in the corresponding pure gold and yttrium clusters. The most stable isomers of the yttrium-doped gold clusters tend to equally delocalize valence s, p and d electrons of the constituent atoms over the entire structure. The Y atom has maximum number of neighbouring Au atom, which tends to be energetically favourable in the lowest-energy equilibrium structures, because the Au--Y bond is stronger than the Au-Au bond. The three-dimensional isomers of Au$_{n - 1}$Y structures are found in an early appearance starting at $n$=5 (Au$_{4}$Y). Calculated vertical ionization potential and electron affinities as a function of the cluster size show odd-even oscillatory behaviour, and resemble pure gold clusters. However, one of the most striking feature of pure yttrium clusters is the absence of odd-even alternation, in agreement with mass spectrometric observations. The HOMO--LUMO gap of Au$_{3}$Y is the biggest in all the doped Au$_{n - 1}$Y($n \le $9) bimetallic clusters.