簇合物(I2InN3)n (n=1-4)的结构和稳定性的理论研究

为寻求单一源前驱体,采用密度泛函理论DFT-B3LYP方法系统研究新的第IIIA主族叠氮簇合物的结构与性质关系。结果表明,簇合物(I2InN3) n (n=2-4)的优化构型均为由不同子体系的叠氮基α−N和In原子相连形成的环状结构,叠氮基以直线型存在。研究了几何参数随聚合度的变化趋势,并对计算获得的IR谱进行归属。能量和聚合焓均揭示簇合物的稳定性次序为3A>3B和4B>4C>4A>4D。簇合物(I2InN3)n (n=1-4)的热力学函数随温度升高和聚合度n增大而増加。热力学分析表明聚合反应在温度高达500 K均可自发进行。     

(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.     

(CuIn)_n(n=1,2)小团簇的结构与稳定性的从头算理论研究

本文采用从头算理论MP2方法研究了合金团簇(Cu In)n(n=1,2)的结构和稳定性.计算得到的双原子分子Cu In几何参数、频率和解离能跟实验数据十分吻合.(Cu In)2团簇有五个稳定结构,基态结构是具有1A1/C2v对称性的蝴蝶结构,结合能为6.57 e V.将计算结果与同族元素体系(Cu Al)2和(Cu Tl)2对比,无论是在构型上,还是在电子特性上都有相似性.文中给出了(Cu In)2稳定构型的电子结合能能谱,希望在实验上得以验证.     

AunPd(n=1～5)团簇的第一原理研究

用基于密度泛函理论的第一原理方法研究二元混合团簇AunPd(n=1~5)的稳定结构,得到团簇各种稳定结构的几何构形和对应的电子态,与纯Aun团簇比较研究了混合团簇AunPd(n=1~5)的稳定性.结果表明:AunPd(n=1~5)混合团簇具有多种稳定的异构体,部分异构体具有较高的自旋多重性.在Aun团簇中掺入Pd原子后,Au-Pd间的强相互作用改变了团簇的稳定结构,这种变化随团簇体积的增大而减小.     

Ga_(2n)(n=1～4)团簇自旋极化机理的密度泛函理论研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,在广义梯度近似(GGA)下对Ga_(2n)(n=1～4)团簇进行了几何结构优化和结合能计算,并对其电子结构及成键特性进行了分析.结果表明,Ga_2,Ga_4团簇的基态都是自旋极化态,Ga_6团簇的能量局域极小的八面体结构也具有自旋极化;这些团簇的最外层分子轨道的空间分布是对称的,最外层分子轨道之间的能量相差很小,最外层分子轨道的近简并引起了自旋极化;对称性较高的团簇容易形成近简并的最外层分子轨道.     

(TiO2)n(n=3-6)团簇吸附水分子的理论研究

给出了优化小分子在团簇表面吸附结构的遗传算法.结合经验势函数,搜寻了水分子在(TiO2)n(n=3-6)团簇上可能的吸附方式;利用B3LYP/6-31G**方法对各种吸附结构进行了优化.结果表明水分子主要通过O原子以非解离方式吸附到团簇中配位数较低或位置比较凸出的Ti原子上.分子轨道分析表明,水分子与团簇之间的成键主要来自吸附位Ti原子3s3p轨道的贡献,水分子的轨道保持了气相水分子中的基本特征,但离域化程度增大.NBO分析表明,Ti原子通过3sp向水中氧原子转移电荷,而水分子又通过轨道离域把电荷反馈到由Ti的3d4s等轨道形成的反键轨道.虽然吸附后水中O,H原子的净电量增加,但O-H键减弱.吸附后水分子的振动频率发生红移.     

理论研究C8H8O-(H2O)n(n=1～5)团簇

应用密度泛函B3LYP/6-31 G(d,p)方法对C8H8O-(H2O)n(n=1~5)团簇这种弱相互作用体系进行全自由度能量梯度优化,得到该系列团簇的稳定结构.计算结果表明,在该系列二元团簇中,一方面水分子数目的多少对苯基丙酮分子的结构影响很小,另一方面由于苯基丙酮分子的存在,破坏了团簇中水分子的对称性结构,在团簇内部极力形成O-H-O这样弯曲的有方向性的氢键.对苯基丙酮-水这样结构复杂的团簇,指认光谱的难度非常大,本文只讨论了与C=O有关的振动峰和水分子的对称伸缩振动的最强峰.     

钇团簇吸附氢分子的理论研究

运用密度泛函理论,研究了H2分子在Yn (n=1-12)团簇表面的吸附。结果表明：一般情况下,两个H原子倾向于对称地吸附于三个Y原子的面位中央,H-H键断裂,为典型的解离性吸附。多数情况下,H2吸附并未使主团簇基态结构发生明显改变。YnH2体系表现出了较大的的吸附能,且吸附能值随尺寸增加而增大。分裂能和能量二阶差分均随尺寸变化表现出了奇偶振荡效应。Y6H2不仅稳定性最好,而且具有很好的吸附强度,吸附能为3.012eV。     

钇团簇吸附氢分子的理论研究

运用密度泛函理论,研究了H2分子在Yn (n=1-12)团簇表面的吸附。结果表明：一般情况下,两个H原子倾向于对称地吸附于三个Y原子的面位中央,H-H键断裂,为典型的解离性吸附。多数情况下,H2吸附并未使主团簇基态结构发生明显改变。YnH2体系表现出了较大的的吸附能,且吸附能值随尺寸增加而增大。分裂能和能量二阶差分均随尺寸变化表现出了奇偶振荡效应。Y6H2不仅稳定性最好,而且具有很好的吸附强度,吸附能为3.012eV。     

MgmBn(m=1,2;n=1-4)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G*基组水平上对MgmBn(m=1,2;n=1-4)团簇各种可能的构型进行几何结构优化,预测了各团簇的最稳定结构.并对最稳定结构的振动特性、电离势、成键特性、极化率和超极化率等性质进行了理论研究.结果表明,团簇的最稳定结构大多是平面结构,团簇的稳定结构中通常是几个呈负电性的B原子形成一个负电中心,而其他B原子和Mg原子通常处在端位,且显正电性;团簇中通常是B-B键和B-Mg键共存,极少出现Mg-Mg键,计算得到的B-B键键长在0.153-0.182nm之间,B-Mg键键长在0.221-0.231nm之间.     

MgmBn(m=1,2;n=1—4)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G基组水平上对Mg_mB_n(m=1,2;n=1-4)团簇各种可能的构型进行几何结构优化，预测了各团簇的最稳定结构.并对最稳定结构的振动特性、电离势、成键特性、极化率和超极化率等性质进行了理论研究.结果表明，团簇的最稳定结构大多是平面结构，团簇的稳定结构中通常是几个呈负电性的B原子形成一个负电中心，而其他B原子和Mg原子通常处在端位，且显正电性；团簇中通常是B-B键和B-Mg键共存，极少出现Mg-Mg键， 关键词： mB_n(m=1')" href="#">Mg_mB_n(m=1 n=1-4)团簇 密度泛函理论 结构与性质     

(LiH)_n(n=1～5)团簇与NH_3反应的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论中杂化密度泛函B3LYP/6-311G(d,p)方法,对(LiH)_n(n=1～5)团簇结构进行计算,得到最稳定构型,并计算分析其与NH_3的反应机理.对各反应的中间体和过渡态进行频率分析和内禀反应坐标(IRC)计算,以验证反应的正确性.用QCISD/6-311G(d,p)方法计算各驻点的单点能,得到能量信息.结果表明:各反应所释放H_2中的两个氢原子分别来源于NH_3和(LiH)_n(n=1～5)团簇.弱化N-H键的作用有利于反应能垒的降低,是反应脱氢的关键.LiH团簇尺寸变化对反应能垒没有太大影响.     

(Li3N)n(n=1-5)团簇结构与性质的密度泛函研究

用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G*基组水平上对(Li3N)n(n=1-5)团簇各种可能的构型进行儿何结构优化,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、电荷特性等进行了理论研究.结果表明,(Li3N)n(n=1-5)团簇中N原子的配位数以4,5较多见,"Li-Li键长为0.210-0.259 nm,Li原子在桥位时Li-N键长为0.185-0.204 nm,Li原子在端化时Li-N键长为0.172-0.178nm;团簇中N原子的平均自然电荷为-2.01 e,Li原子的平均自然电荷为 0.67e;Li3N,(Li3N)5团簇有相对较高的动力学稳定性.     

Co@Au_n(n=1～8)团簇的几何结构和电子性质的理论研究

本文利用密度泛函PW91方法研究了Co@Au_n（n=1～8）团簇的平衡结构、稳定性和磁矩.结构优化显示Co原子在低能异构体中趋于占据最高配位位置,基态Co@Au_n（n=2～6）团簇为二维结构,Co@Au₇和Co@Au8转变为三维结构.原子平均结合能、二阶能量差分及HOMO-LUMO能级间隙分析表明掺杂Co原子提高了金团簇的稳定性,改变了金团簇能级间隙的奇偶振荡性,n=5为掺杂团簇的幻数.磁矩的计算揭示Co@Au_n团簇的磁性主要源于Co原子的3d轨道.     

Al_nMg_m(n+m=6,7;m=1,2)团簇的稳定性与电子结构

用遗传算法结合经验势对AlnMgm(n+m=6,7;m=1,2)的低能结构进行全局搜索,用从头计算方法研究了其稳定性和电子结构.计算表明AlnMgm存在多个能量相近的异构体,在Al Mg团簇中Mg-Mg相互作用远弱于Al-Al作用,稳定结构中Mg原子倾向于形成更多的Mg-Al键.自然键轨道(NBO)电荷分析表明Mg向Al转移电子,Al原子上的电荷大小强烈依赖于相连的Mg原子个数.电子结构分析表明随着原子数目的增大,占据轨道能级略有降低,同尺寸下掺杂一个Mg时能级更低;Al Mg团簇的能隙约为5.30 e V.     

Co@Aun(n=1-8)团簇的几何结构和电子性质的理论研究

本文利用密度泛函PW91方法研究了Co@Aun(n=1-8)团簇的平衡结构、稳定性和磁矩。结构优化显示Co原子在低能异构体中趋于占据最高配位位置,基态Co@Aun(n=2-6)团簇为二维结构,Co@Au7和Co@Au8转变为三维结构。原子平均结合能、二阶能量差分及HOMO-LUMO能级间隙分析表明掺杂Co原子提高了金团簇的稳定性,改变了金团簇能级间隙的奇偶振荡性,n=5为掺杂团簇的幻数。磁矩的计算揭示Co@Aun团簇的磁性主要源于Co原子的3d轨道。     

AlnMgm (n+m=6,7;m=1,2)团簇的稳定性与电子结构

用遗传算法结合经验势对AlnMgm(n+m=6,7; m=1,2)的低能结构进行全局搜索,用从头计算方法研究了其稳定性和电子结构。计算表明AlnMgm存在多个能量相近的异构体,在AlMg团簇中Mg-Mg相互作用远弱于Al-Al作用,稳定结构中Mg原子倾向于形成更多的Mg-Al键。NBO电荷分析表明Mg向Al转移电子,Al原子上的电荷大小强烈依赖于相连的Mg原子个数。电子结构分析表明随着原子数目的增大,占据轨道能级略有降低,同尺寸下掺杂一个Mg时能级更低;AlMg团簇的能隙约为5.30 eV。