富勒烯C70吸附氧原子的密度泛函理论研究

在密度泛函B3LYP理论下,用6-31G*基函数对富勒烯C70吸附氧原子进行了理论研究。讨论了其几何结构、电子属性、反应能、电离势和电子亲和势。计算结果表明:一个氧原子吸附在C70赤道带上形成具有开环轮烯结构的e,e-C70O是最稳定的。与基态的C70O相比,C70O35具有较大的HOMO-LUMO能隙,较高的电离势和较低的电子亲和势,因此C70O35是稳定的分子。     

富勒烯C_(36)等电子体C_(34)BN异构体的结构及其相对稳定性理论研究

用半经验的AM1和MNDO方法优化了富勒烯C_(36)的等电子体C_(34)BN所有可能 异构体的构型,分析了各异构体相对稳定性与杂原子取代位置间的关系。另外,比 较了C_(36)碳笼上同位置地取代杂原子形成的C_34BN,C_(34)B_2和C_(34)N_2间的 电子结构,并分析了C_(34)BN最稳定异构体的振动模型。结果表明以C_(36):A (D_(6h))为母体形成的最稳定C_(34)BN异构体对应于碳笼赤道位置六元环中1,4- 取代产物,而以C_(36):B(D_(2d))为母体形成的最稳定C_(34)BN异构体对应于碳笼 近赤道位置的1,2-取代产物.C_(34)BN各异构体的稳定性可能主要由体系的共轭性 质决定。前线轨道能级表明B,N原子取代所得异构体的氧化-还原活性按以下顺序 递增：C_(34)B_2相似文献   

氮化硼纳米管气敏特性的理论研究

采用密度泛函理论计算研究了氮化硼纳米管及碳掺杂氮化硼纳米管对CH4, CO2, H2, H2O, N2, NH3, NO2, O2, F2等十余种气体小分子的气敏特性. 研究结果表明: 氮化硼纳米管对CH4, CO2, H2, H2O, N2, NH3等气体分子不敏感, 而对O2, NO2, F2等气体分子比较敏感. 虽然碳掺杂氮化硼纳米管可以明显地改变其表面的化学反应活性, 增强了气体分子与氮化硼纳米管之间的相互作用, 但是并不能明显地改变其对所研究气体分子的敏感性.     

硅掺杂的氮化硼纳米管对氯化氰吸附性能的理论研究

为了探索氮化硼纳米管(BNNT)在化学传感器件领域的潜在应用,我们利用密度泛函理论研究了(8,0)单壁BNNT和硅掺杂的(8,0)BNNT对毒性气体氯化氰分子(ClCN)的吸附性能.结果表明,硼位或氮位硅掺杂的BNNT,均对ClCN分子存在较强的化学吸附,而纯氮化硼纳米管对ClCN仅有较弱的物理吸附.态密度的计算进一步表明硅掺杂使纳米管费米能级附近的电子结构发生显著变化,由于杂化态的引入,使带隙明显减小,增强了对毒性ClCN分子的吸附敏感性.硅掺杂的BNNT有望成为检测毒性ClCN分子的潜在资源.     

富勒烯结构B_(80)分子静电势的理论研究

在混合密度泛函B3LYP理论下,用6-31G*基函数对富勒烯结构B80分子的3个异构体(1个具有Ih对称性,2个具有Th对称性)构型进行优化和分子静电势计算.结果表明:3个异构体球内全部为正电势,球外五元环中心所对应的区域都为负电势,B80Ih,Th(A)和Th(B)球外静电势的最大负值分别对应于20个六元环中心的B原子,五元环中心和12个六元环中心的B原子周围,它们组成了化学反应中最可能的活性点.     

钴掺杂氮化硼纳米管吸附氯酚类污染物的理论研究

氯酚(CPs)类污染物是形成持久性有机污染物二噁英的先驱物, 具有较强的致畸、致癌和致突变性. 为探索去除或检测这类污染物的新型材料, 应用密度泛函理论研究了(8,0)单壁氮化硼纳米管(BNNT)和Co掺杂的(8,0)单壁氮化硼纳米管(Co-BNNT)对2-氯酚(2-CP)、2,4,6-三氯酚(TCP)、五氯酚(PCP)的吸附行为及作用机制. 结果表明, 与BNNT相比, Co-BNNT费米能级附近出现杂化态, 带隙明显减小. BNNT对2-CP、TCP和PCP呈现物理吸附, 而Co-BNNT对三种氯酚则是化学吸附, 纳米管与分子间发生了明显的电荷转移, 体系态密度在费米能级附近发生了明显变化. Co原子掺杂明显增强了BNNT的电子输运能力, 提高了纳米管对氯酚的吸附活性. Co-BNNT有望是去除或检测氯酚类污染物的潜在资源.     

富勒烯和碳纳米管稳定性与形成机理的图形理论定性研究

应用图形理论对不同种类碳簇体系的Kekulé结构数进行了计算, 并在半经验方法(AM1)和密度泛函理论(DFT)水平上，讨论了不同种类碳簇的结构与稳定性. 基于Kekulé结构计数, C-Cσ键数, 富勒烯的表面曲率和能量, 对石墨碎片的卷曲行为以及富勒烯的形成机理进行了讨论. 研究结果表明石墨碎片的卷曲, 一端闭合, 到完全封闭, 可以减少结构中的悬键; 随着新的C-Cσ键生成, Kekulé结构数将急剧地增加, 特别是大的富勒烯和碳纳米管, 这种增加更为显著. 大量Kekulé结构间的共振使体系获得显著的共振稳定化能, 稳定具有张力的富勒烯和碳纳米管, 并驱动平面碳簇结构向闭合结构的转化. 对于Kekulé结构数相近的碳笼, 表面曲率对曲面结构的稳定性有重要的影响. 把Kekulé结构计数和表面曲率结合起来, 可以合理地理解球形笼状富勒烯、闭合纳米管和类“洋葱”型结构等高碳簇在热力学上的稳定性.     

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.     

(BN)n团簇的结构和稳定性

用HF方法、密度泛函理论的B3LYP以及微扰理论的MP2方法，在6—31G(d)基组 水平上，对(BN)n(n=1-16)团簇的各种可能结构进行了优化．讨论了环状与笼状稳 定团簇的几何构型、自然键轨道(NBO）、振动频率、结合能、核独立化学位移 (NICS)和能量二次差分，得到了(BN)n(n＝1-16)团簇结构的稳定性信息．比较了 HF，B3LYP以及MP2三种理论方法对(BN)n团簇的适应性所表现出的差异．     

富勒烯系列配合物η2-C60[Ru(NO)(PPh3)]n的合成与光电性能

合成了一系列新的富勒烯钌配合物.通过元素分析、紫外-可见光谱、红外光谱、光电子能谱(XPS)和13C及31PNMR等多种手段对它们进行了表征.结果表明.该系列配合物分子内存在超共轭效应,共轭电子多.离域性好.通过光伏效应装置研究了它们的光电性能,结果显示该系列配合物具有良好的光电性能.     

单壁AlAs(111)纳米管结构和电子性质的密度泛函理论研究

通过卷曲立方AlAs(111)单层片(sheets)构造了一系列(n,0)和(n,m)一维单壁纳米管。用周期性密度泛函理论(DFT)计算并比较了不同类型AlAs纳米管在几何结构、能量及电子性质等方面的差别。计算结果表明锯齿型和椅型纳米管应变能均为负值,并随着管径变大而逐渐变小。然而,它们的带隙相当不同:椅型纳米管为间接带隙,随着管径的增大而带隙减小;锯齿型纳米管为直接带隙,管径为1.87 nm时存在着一个极大带隙值(2.11 eV)。这种不同主要源于锯齿型纳米管铝原子间3p轨道的耦合贡献。     

NH3在硼纳米管表面吸附的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论研究了NH₃在完整和含有缺陷的硼纳米管上的吸附行为以及相关电子性质. 计算结果表明, 对于α硼纳米管, 在不同的直径和手性条件下, NH₃均倾向于吸附在配位数为6的顶位上. 电子结构计算结果表明, NH₃能够吸附在纳米管表面主要是由于N和B原子产生了较强的相互作用. 表明硼纳米管是一种潜在的NH₃气气敏材料.     

A density functional theoretical studies on the structures and aromaticities of （CH）n（BCO）6-n （n =0-6）

Density functional theoretical calculations have been made on the electronic structure of （CH）n（BCO）6-n（n = 0-6） at B3LYP/6- 311 ＋ G（d） level. The nuclear-independent chemical shifts （NICS） values calculated using the gauge-including atomic orbitals （GIAO） method were used to assess on the aromaticities of these molecules. The results shows that （CH）n（BCO）6n（n = 0-6） species are aromatic.     

合成FullereneC60的新方法

C60(Backminsterfullerene)是一种巨型分子组成的纯碳物质.1985年,H.W.Kroto等采用激光辐射蒸发石墨制备出稳定的C60原子簇,提出它是切角多面体的结构.1990年,R.Huffman等合成并分离出稳定的C60和C70簇合物,开辟了球化学的崭新领域。目前,本领域尝试研制一系列的衍生物,并用于轻型高效电池、电子计算机蕊片、燃料、太空火箭推进剂、超级润滑剂和癌症治疗等方面,开辟了C60的广泛的应用前景.     

由锐钛矿(101)片卷曲成单壁纳米管的紧束缚密度泛函理论研究

通过卷曲二维锐钛矿(101)周期性单层片(sheets)构造了一系列不同手性((n,0), (0,m), (n,m))的一维单壁TiO₂纳米管. 用周期性紧束缚密度泛函理论(DFTB)方法计算并比较了不同管径和手性的TiO₂纳米管在几何结构、电子性质等方面的差别. 结果表明: 除了(6,0)管, 其余纳米管随着管径的增大, 应变能和能隙减小. 而在管径相同的情况下, 不同手性的(n,m)纳米管的应变能随着n/m的增加呈现先增大后减小的趋势, 能隙变化不大.     

C60(Fullerene)及其卤化衍生物在阴离子聚合中的研究

综述了近年来C60及其卤化衍生物在阴离子聚合中的研究进展。在阴离子聚合中，C60可以直接与反应而进入主链，形成超枝化结构；C60可作为阴离子聚合的偶联剂，形成星形和线形结构；C60阴离子可以引发阴离子聚合。介绍了偶联产物结构控制的方法，以及偶联产物的稳定性。氯化富勒烯也可以作为阴离子聚合的偶联剂，生成星形结构聚合物。     

一种新的富勒烯封端聚L-谷氨酸苄酯的合成

首次利用富勒烯谷氨酸苄酯的游离氨基引发谷氨酸苄酯-NCA开环聚合,得到了一种新的富勒烯封端的聚谷氨酸苄酯.利用核磁共振（1HNMR）、红外光谱、紫外可见光谱、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）和热重分析等对产物进行了表征.     

符合独立五元环规则的C100(417)Cl28形成机理的密度泛函理论研究

实验上捕获到C₁₀₀(417)Cl₂₈,但其形成机理仍不清楚。本文采用密度泛函理论(DFT)方法研究了生成C₁₀₀(417)Cl₂₈的反应机理,考虑了可能的经Stone-Wales (SW)转化、直接氯化和来自于骨架转变等反应路径。结果表明：C₁₀₀(417)Cl₂₈形成的最主要来源是通过C₁₀₂(603)骨架转变,即经历氯化、C₂失去和SW转变而来。该结果能很好解释实验结果,对富勒烯氯化物的合成提供了理论依据。