金属离子Na+,Li+及Mg2+与C1O4-和NO3-形成的无水离子缔合物种的从头算量子化学研究

采用量子化学计算方法在B3 LYP/6-311++G**水平下对Na+,Li+和Mg2+与ClO4-和NO3-形成的离子缔合物种的结构以及v1-频率进行了研究,并将结果与SO42-和上述3种阳离子形成的物种进行了对比.在缔合物种结构方面,当阳离子数目≤2时,与SO42-体系相似,ClO4-和NO3-主要与阳离子形成双齿缔合结构,而当阳离子数目＞2时,特别是具有2个正电荷的Mg2+离子数目较多时,由于阳离子间的斥力更大,与阳离 子结合能力较弱的ClO4-和NO3-较难与其形成稳定的离子团簇,而在SO42-体系中,则易形成单齿缔合结构.在v1-频率的变化趋势方面,3种阴离子形成的缔合物种大体相同,说明无水离子团簇的频率变化主要受阳离子性质和缔合结构影响.虽然阴离子性质也有部分影响,但不占主要地位.     

金属离子Na+ , Li+ , Mg2+与硫酸根离子形成的无水缔合物种的从头算量子化学研究

计算并讨论了Na+, Li+和Mg2+ 3种离子与SO42-离子形成离子缔合物的结构以及阳离子的结合对ν1-SO42-频率的影响. 结果表明, 在缔合物结构方面, 阳离子数目越少, 离子间斥力越小, 越容易形成阳离子与硫酸根间距离更短, 结合更紧密的双齿缔合结构; 而当阳离子数目增加时, 特别是当具有2个正电荷的Mg2+离子数目较多时, 离子间的斥力使多离子团簇不稳定, 易形成阳离子与硫酸根间距离更长的单齿缔合结构. 有2种阳离子作用可影响ν1-SO42-频率, 一种是极化作用, 可使ν1-SO42-频率红移; 另一种是成键作用, 可使ν1-SO42-频率蓝移. 当金属离子数目≤2时, 阳离子的极化作用占主导地位, 第一个阳离子能使ν1-SO42-频率发生红移, 而当阳离子数目增多时, 不同方向结合的其它阳离子可以削弱第一个阳离子的极化作用, 因此导致多离子团簇中ν1-SO42-频率红移的减小. 当阳离子数目≥3时, 极化作用影响减小, 成键作用占据主导地位, 导致ν1-SO42-频率更大蓝移的单齿缔合结构取代双齿结构, 并使多离子团簇中的ν1-SO42-频率继续发生蓝移.     

杂原子掺杂的含单空位缺陷BN纳米管的非线性光学性质

采用密度泛函理论(DFT)研究了杂原子M(M=Li, Na, K, Be, Mg, Ca, C和Si)在B/N单空位缺陷处的掺杂对(6,0)BN纳米管体系非线性光学性质的影响. 采用B3LYP方法共得到了14种几何构型, 并采用BHandHLYP方法计算了这些结构的第一超极化率β₀值. 研究结果表明, 单纯的B或N缺陷几乎不影响BN纳米管体系的非线性光学性质; 与B缺陷处掺杂的体系相比, 杂原子在N缺陷处的掺杂更有利于提高BN纳米管体系的第一超极化率β₀值; 对于同周期掺杂原子, 还原性越强的原子掺杂对BN纳米管体系的第一超极化率β₀值的改善越明显, 表现为β₀(Ⅰ族)>β₀(Ⅱ族)>β₀(Ⅳ族); 对比同主族掺杂原子, 第三周期元素Na和Mg的掺杂能更有效地提高体系的第一超极化率β₀值, 原因主要在于原子半径和还原性等因素共同决定其对BN纳米管体系第一超极化率β₀值的改善程度. 本文研究结果为有效提高BN纳米管体系的非线性光学性质提供了一种新思路, 为基于BN纳米管的非线性光学材料设计提供了有价值的理论信息.