M_6~(0,±)(M=Os,Ir,Pt)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函(B3LYP)方法,在LANL2DZ基组水平上对M06,±(M=Os,Ir,Pt)团簇的各种可能构型进行了几何结构优化,得出各团簇的最稳定构型,并对其能量、振动频率、热力学性质、核独立化学位移(NICS)和极化率进行了理论研究.结果表明,M06,±(M=Os,Ir)团簇的基态都是三棱柱结构,Pt-6团簇的基态是平面三角形结构;M06,±(M=Os,Ir,Pt)团簇生成焓都为负值,热力学上是稳定的;NICS值都为负值,表明M06,±(M=Os,Ir,Pt)团簇都具有芳香性,其中Os-6团簇的芳香性最强;从光谱分析来看,Os6的IR和Raman谱的较强吸收峰的个数最多,Ir6的IR和Raman谱的最强吸收峰都只有一个,IR最强吸收峰在137.0和143.5 cm-1之间,Raman谱最强的吸收峰位于169.5 cm-1处;Pt6的IR和Raman谱的最强吸收峰分别位于50.2和194.7 cm-1处.     

M6^0，±（M=Os，Ir，Pt）团簇结构与性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论（DFT）中的杂化密度泛函（B3LYP）方法,在LANL2DZ基组水平上对M6^0,±（M=Os,Ir,Pt）团簇的各种可能构型进行了几何结构优化,得出各团簇的最稳定构型,并对其能量、振动频率、热力学性质、核独立化学位移（NICS）和极化率进行了理论研究．结果表明,M6^0,±（M=Os,Ir）团簇的基态都是三棱柱结构,％团簇的基态是平面三角形结构;M6^0,±（M=Os,Ir,Pt）团簇生成焓都为负值,热力学上是稳定的;NICS值都为负值,表明M6^0,±（M=Os,Ir,Pt）团簇都具有芳香性,其中Os6^-团簇的芳香性最强;从光谱分析来看,Os6的IR和Raman谱的较强吸收峰的个数最多,Ir6的IR和Raman谱的最强吸收峰都只有一个,IR最强吸收峰在137．0和143．5cm^-1之间,Raman谱最强的吸收峰位于169．5cm^-1处;Pt6的IR和Raman谱的最强吸收峰分别位于50．2和194．7cm^-1处．     

Sandwich Complexes of the As_4～(2-) Aromatic Ring with Some Transition Metals

The equilibrium geometries,energies,harmonic vibrational frequencies,and nucleus independent chemical shifts(NICS) of the new type sandwich structures [As4MAs4]n-(M = Fe,Co,Ni,Ru,Rh,Pd,Os,Ir and Pt;n = 0,1 or 2) are investigated at the B3LYP level.All the [As4MAs4]n-species adopt staggered(D4d) conformations as their stable structures and eclipsed(D4h) conformations as their transition states,and once the sandwich complexes are formed,the As42- square properties remain unchanged.The NICS calculation confirms that the complexes of Fe,Co,and Ni are aromatic with negative NICS values,and those of Ru,Rh,and Ir exhibit slight aromaticity,while those of Pd,Os,and Pt show slight antiaromaticity.     

Al8P8团簇环状结构与性质的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函B3LYP方法, 在6-31G*水平上对Al8P8团簇的环状结构进行了几何结构优化, 并在同一水平上计算了Al8P8团簇的电子结构、振动特性及极化率和超极化率. 用自然键轨道(NBO)方法分析了成键性质, Al8P8团簇中离子键和共价键共存, 而且在不同轨道中原子间成键有不同的杂化方式. 计算结果表明: 优化后的Al8P8团簇为双层环状结构; 价电子态密度显示其电子结构具有半导体的性质; 最强的IR和Raman谱峰分别位于530.65 cm-1和366. 54 cm-1处.     

AlnO2±团簇结构的几何特征与稳定性

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6-311G**水平上对AlnO2±(n=1-10)团簇的几何和电子结构进行了理论计算.讨论了混合团簇的基态结构与振动频率,以及电荷转移与分子轨道.结果表明,AlnO2±(n>1)团簇的基态结构都是2个较小的AlmO(m相似文献   

As-5、[As5M]-、[As5MAs5]2- (M=Ti,Zr, Hf)的结构和芳香性

用密度泛函理论(DFT)研究了As-5、[As5M]-和[As5MAs5]2- (M=Ti, Zr, Hf)的结构、频率、能量以及芳香性, 详细讨论了体系中不同类型的键和电子如化学键、孤对电子、核电子等对总的核独立化学位移(NICS)的影响. 结果表明, As-5、[As5M]-和[As5MAs5]2-的基态结构分别具有D5h、C5v和D5h对称性, 而且都具有芳香性. As-5 (D5h)的芳香性主要来源于As—As π键和As—As σ键的作用. [As5M]-(C5v)中各种As—M键的NICS分割值占主要优势, 其次是As—As之间形成的σ键. [As5TiAs5]2-(D5h)中, As—As π键的作用占主要优势. [As5ZrAs5]2-(D5h)中, As—As π键对体系总的NICS贡献相对减小, 而As—Zr键的作用增强. [As5HfAs5]2-(D5h)的芳香性主要来自As—Hf键的作用.     

(AB)_8(AB=BN, AlP, GaAs, InSb)团簇环状结构与性质的密度泛函理论研究

用杂化密度泛函B3LYP方法研究了(AB)8(AB=BN,AlP,GaAs,InSb)团簇环形结构的平衡几何构型、电子结构、振动特性以及极化率。计算结果表明,(AB)8团簇的双层环状结构中,每个A(B)原子都与3个B(A)原子成键,且Ⅴ族元素的原子比Ⅲ族元素的原子更接近团簇中心,(BN)8、(AlP)8、(GaAs)8、(InSb)8的平均极化率依次增大,IR和Raman谱峰发生红移。另外,讨论了热力学稳定性和动力学稳定性的变化。     

金基二元合金团簇Au_(12)M(M=Cu,Pt,Ni)催化水煤气变换反应的理论研究

利用密度泛函理论(DFT)对Au12M(M=Cu,Pt,Ni)3种合金团簇的结构稳定性、热力学稳定性和反应活性进行研究,并对金基二元合金团簇催化水煤气变换反应(WGSR)的反应机理进行探讨.研究发现,Au12Ni合金团簇的稳定性及电子活性最优.考察了WGSR在金基二元合金团簇上的氧化还原机理和羧基机理,表明Au12Cu合金团簇上WGSR按照氧化还原机理A进行,水解离后产生的OH*会继续解离为O*和H*(*代表吸附物质);Au12Pt及Au12Ni合金团簇上按照氧化还原机理B进行,2个OH*发生歧化反应.比较3种团簇上的最佳反应路径发现,Au12Cu团簇对WGSR表现出较好的催化活性.     

硅基稀土掺杂团簇MSi_7~q(M=Eu,Sm,Yb;q=0,-1)结构预测与光电子能谱研究

采用随机踢球模型结合密度泛函理论,在PBEPBE/RE/SDD/Si/6-311+G(d)水平下研究了中性和阴性的硅基稀土掺杂团簇MSi_7~q(M=Eu,Sm,Yb;q=0,-1)的几何结构、稳定性及电子和磁学性质.计算结果表明,阴性团簇的基态结构是在五角双锥的双锥侧面外法向方向加入一个Si原子而形成的3D结构,并且稀土原子M处于五角双锥的顶点;中性团簇的最低能结构是一个畸变的双帽八面体,并且M原子处于八面体的赤道面上.SmSi_7~-团簇在这3种稀土掺杂的团簇中具有最高的平均结合能和掺杂能,是这3种稀土掺杂团簇中最稳定的一种.Si_7团簇是非磁性团簇,但是当M原子(M=Eu,Sm,Yb)掺入其中时,由于镧系元素独特的原子磁性,使其变成了磁性团簇.此外,还模拟了各团簇前几种低能异构体的光电子能谱.     

碱土金属叠氮化合物(MgN_6)_n(n=1～5)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论在B3LYP/6-311G*水平上对碱土金属叠氮化合物(MgN6)n(n=1～5)团簇各种可能构型进行了几何优化,预测了各团簇的最稳定结构。并对最稳定结构的成键特性、电荷分布、振动特性及稳定性进行理论研究。结果表明,叠氮化合物中叠氮基以直线型存在,MgN6团簇最稳定结构为直线型;(MgN6)2团簇最稳定结构为Mg2N2四元环平面结构;(MgN6)n(n=3～5)团簇最稳定结构是由2个叠氮基与2个Mg原子首先构成近似菱形,再由近似菱形延伸形成的链状结构。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Mg直接作用的N原子负电性更强,金属Mg原子和N原子之间形成很强的离子键。(MgN6)n(n=1～5)团簇最稳定结构的IR光谱分为4个部分,其最强振动峰均位于2209～2313cm-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,(MgN6)3和(MgN6)5团簇相对于其他团簇较为稳定。     

BmN (m=2～9)团簇结构的特征与稳定性

用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法，在6-311G*水平上对BmN(m =2～9)团簇的几何构型、电子结构、振动频率、自然键轨道(NBO)等性质进行了理论研究. 通过对基态结构的异构化能、核独立化学位移(NICS)和能量二次差分的讨论，得到了BmN(m =2～9)团簇结构的稳定性信息.     

AlnO±2团簇结构的几何特征与稳定性

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6-311G**水平上对AInO±2 (n=1-10)团簇的几何和电子结构进行了理论计算.讨论了混合团簇的基态结构与振动频率,以及电荷转移与分子轨道.结果表明,AlnO±2(n＞1)团簇的基态结构都是2个较小的AlmO(m＜n)分子碎片通过Al原子或1个Al4O2局部结构与Al簇相结合形成的.通过对基态结构的能量分析,得到了AlnO±2团簇的稳定性信息.     

(Pt_nMn)~(±,0)(n=1～5)掺杂团簇结构与磁性的密度泛函研究

采用密度泛函理论(Demity Function Theory)中的B3LYP方法,在Lanl2dz赝势基组水平上对(PtnMn)±,0(n=1～5)团簇的几何构型进行了全优化,并对基态的能级以及磁性进行了研究.结果表明:PtMn掺杂团簇的自旋多重度比较高,这种性质跟纯Mn团簇相似.并且发现一般情况下Mn原子参与成键数越多,结构越稳定,在成键数相同的情况下,成键的平均键长越短越稳定;其次(PtnMn)±,0团簇的所有稳定结构都表现为铁磁性耦合;掺杂一个Mn原子后的团簇磁性大大增强,磁矩主要来源于未满的d壳层电子,且Mn原子上的局域磁矩远大于Pt原子.随着Pt原子个数的增加,Mn原子的局域磁矩变化不大,但团簇的总磁矩渐渐增大.     

Au12M (M=Na,Mg, Al,Si, P,S, Cl)团簇的结构、稳定性和电子性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法系统地研究了Au12M(M=Na,Mg,Al,Si,P,S,Cl)团簇的结构、稳定性和电子性质.对团簇的平均结合能、镶嵌能、垂直离化势、最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占据分子轨道(LUMO)的能级差、电荷布居分析、自然键轨道(NBO)进行了计算和讨论.对于Au12M(M=Na,Mg,Al)团簇,它们形成了内含M原子的最稳定的笼状结构.然而对于Au12M(M=Si,P,S,Cl)团簇,它们却形成了以M元素为顶点的稳定锥形结构.在这些团簇中发现Au12S团簇相对是最稳定的,这是由于Au12S团簇形成了稳定的满壳层的电子结构.自然电荷布居分析表明:对于所有的Au12M(M=Na,Mg,Al,Si,P,S,Cl)团簇电荷总是从Au原子转向M原子.自然键轨道和HOMO分析表明Au12M团簇中发生了Au原子的s-d轨道和M原子的p轨道间的杂化现象.     

(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.     

C2BH3稳定性与芳香性的从头算研究

在密度泛函理论B3LYP/6-311 G(2df)水平上,对C2BH3异构体进行结构优化和简谐振动频率计算。结果表明C2BH3基态为平面环状结构(1A1,C2V)。分子轨道分析显示基态有一个垂直于分子平面、双电子占据的π分子轨道;其三元环几何中心核独立化学位移(NICS)为较大负值,这些表明基态分子具有较强的芳香性。在相同的理论水平上,本文最后详细地分析了基态的红外振动光谱。     

亚甲基富勒烯衍生物[6,6]-苯基-C61丁酸甲酯的密度泛函研究

运用密度泛函理论和含时密度泛函理论研究了亚甲基富勒烯衍生物[6,6]-苯基-C61丁酸甲酯(PCBM)的几种物理化学性质, 包括几何结构、电子结构、电荷布居与成键, 以及IR、Raman和电子吸收光谱. 自然键轨道方法的结果表明, 大约有0.11个电子通过成键由分子的一部分苯基和丁酸甲酯基团(电子给体)转移到富勒烯笼(电子受体). 最强的IR和Raman谱峰来自于不同的振动模式, 分别位于1773和1492 cm-1处. 计算的各向同性极化率、极化率各向异性不变量以及超极化率分别是577.7、96.9、-22.8 a.u.. 基于含时密度泛函理论计算并分析了PCBM的电子吸收谱, 在349 nm处的吸收峰与实验结果符合很好.     

亚甲基富勒烯衍生物[6，6]-苯基-C61丁酸甲酯的密度泛函研究

运用密度泛函理论和含时密度泛函理论研究了亚甲基富勒烯衍生物[6.6]-苯基-C61丁酸甲酯(PCBM)的几种物理化学性质,包括几何结构、电子结构、电荷布居与成键,以及IR、Raman和电子吸收光谱.自然键轨道方法的结果表明,大约有0.11个电子通过成键由分子的一部分苯基和丁酸甲酯基团(电子给体)转移到富勒烯笼(电子受体).最强的IR和Raman谱峰来自于不同的振动模式,分别位于1773和1492 cm-1处.计算的各向同性极化率、极化率各向异性不变量以及超极化率分别是577.7、96.9、-22.8 a.u..基于含时密度泛函理论计算并分析了PCBM的电子吸收谱,在349 nm处的吸收峰与实验结果符合很好.     

MX2(AsH3)2(M=Pd,Pt;X=Cl,Br,I)的含时密度泛函理论研究

采用密度泛函方法(B3LYP)优化了MX2(AsH3)2[M=Pd；X=Cl(1)，Br(2)，I(3)和M=Pt；X=Cl(4)，Br(5)，I(6)]的基态结构，得到的几何参数与实验结果符合．以基态几何为基础，将TD-DFT方法用于计算标题配合物的电子吸收光谱．研究结果表明，金属的dx2-y2与配体所组成的反键轨道为LUMO轨道，从而该类配合物具有d-d跃迁属性的吸收带；在多数跃迁过程中，配体也有较大的贡献．     

硼/氮掺杂富勒烯C20芳香性的争论

用拓扑共振能(TRE)和百分拓扑共振能(%TRE)方法对硼和氮掺杂富勒烯C20的芳香性进行了研究, 并与核独立化学位移(NICS)方法的结果进行了比较. 研究结果表明, 在C20-2nX2n(X=B, N; n=1,2,3,4)中只有C16N4, C14N6和C12N8具有芳香性, 而其它化合物都具有反芳香性. 这与NICS方法的预测结果不一致. 对NICS判据和TRE方法对C20和C20-2nX2n(B, N; n=1,2,3,4)的芳香性进行判断时所得出的不一致结果及其原因进行了讨论, 认为用NICS判据和2(n+1)2规则对这些化合物芳香性的预测是不可靠的.