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。     

[Ca(NH2)2]n(n=1～5)团簇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[Ca(NH2)2]n (n＝1～5)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、成键特性、电荷特性等进行了理论研究. 结果表明: 团簇易形成环状结构, 以金属Ca原子团簇作为骨架, NH2基结合在金属团簇骨架上, 并主要是Ca—N成键和Ca—Ca成键. 团簇中Ca—N键长为0.225～0.257 nm, Ca—Ca键长为0.312～0.354 nm, N—H键长为0.102～0.103 nm, H—N—H键角为102.9°～104.2°; 团簇中Ca原子的自然电荷在1.657e～1.720e之间, N原子的自然电荷在－1.543e～－1.592e之间, H原子的自然电荷在0.349e～0.367e之间, Ca原子和NH2基之间相互作用呈现较强的离子性;对比团簇和晶体的结构及IR谱表明, NH2基在团簇和晶体中的结构基本一致.     

Pdn(n=1-7)团簇及其与甲烷相互作用的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法, 对Pdn(n=1-7)团簇的几何结构、振动频率及其与甲烷分子间的相互作用进行了理论研究. 结果表明, 随着Pd原子数增多, 团簇结构对团簇大小的依赖性减弱, 结构参数向金属晶体趋近. 在Pdn(n=1-7)团簇上, 甲烷的表面吸附作用较弱. Pd2CH4中, 甲烷受到两个Pd原子的活化作用, 活化程度增强, 吸附能增大. 在PdnCH4 (n=1, 3-7)体系中, 甲烷的吸附能随着团簇模型的增大而减小, 趋近于其在金属晶面上的吸附能.     

(HCaN3)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*水平上对叠氮化合物(HCaN₃)_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, HCaN₃团簇最稳定结构为折线型, (HCaN₃)_n (n＝2～4)团簇最稳定结构为叠氮基端位N原子与Ca原子相互链接形成平面环状结构, (HCaN₃)₅团簇最稳定结构为立体钟形结构. 团簇最稳定结构中金属Ca原子均显示正电性, H原子均显示负电性, 叠氮基中间的N原子显示正电性, 叠氮基两端的N原子显示负电性, 且和Ca原子直接作用的N原子的负电性更强. Ca-N键和Ca-H键为典型的离子键, 叠氮基内N原子之间是共价键. 最稳定结构的IR光谱主要分为3个部分, 其最强振动峰均位于2193～2302 cm^－1段, 振动模式为叠氮基中N-N键的反对称伸缩振动. 叠氮基在团簇和晶体中结构不变, 始终以直线型存在, 说明金属叠氮化合物团簇可以很好地模拟其晶体的局域成键和局域电荷转移等特性. 稳定性分析显示, (HCaN₃)₃团簇相对于其他团簇更稳定.     

碱土金属叠氮化合物(CaN6)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(CaN₆)_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, CaN₆团簇的最稳定结构为线型结构, (CaN₆)_n (n＝2～5)团簇首先由两个叠氮基与两个Ca原子构成一个近似菱形, 再由菱形相互垂直形成链状最稳定结构; 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Ca直接作用的N原子负电性更强, 金属Ca原子和N原子之间形成很强的离子键; (CaN₆)_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2195～2280 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, (CaN₆)₃和(CaN₆)₅团簇相对于其他团簇较为稳定.     

羰基镍簇Ni(CO)n(n=1-4)的结构和Ni-CO键解离性质的密度泛函理论研究

在密度泛函理论框架下, 应用不同泛函计算了配合物Ni(CO)n(n=1~4)的平衡几何构型和振动频率. 考察了泛函和基组重叠误差对预测Ni—CO键解离能的影响. 计算结果表明, 用杂化泛函能得到与实验一致的优化几何构型和较合理的振动频率. 对Ni(CO)n(n=2~4)体系, 用“纯”泛函, 如BP86和BPW91, 可得到与CCSD(T)更符合、 并与实验值接近的解离能. 当解离产物出现单个金属原子或离子(如金属羰基配合物的完全解离)时, BSSE校正项的计算中应保持金属部分的电子结构一致. 只有考虑配体基组和不考虑配体基组两种情况下金属的电子构型与配合物中金属的构型一致时, 才能得到合理的BSSE校正, 从而预测合理的解离能.     

B(C2H5)2q及其衍生物电子光谱性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)B3LYP、abinitioHF和单激发组态相互作用(CIS)等方法分别优化了有机配合物B(C2H5)2q及其衍生物的基态及最低激发单重态几何结构.用含时密度泛函理论(TD-DFT)对B(C2H5)2q及其衍生物的电子光谱进行了研究.发现该类物质是配体发光配合物,其发光源于8-羟基喹啉配体内π*     

金红石TiO2纳米团簇与铀酰相互作用的相对论密度泛函理论计算

采用全电子相对论密度泛函理论方法探索金红石型Ti O_2纳米团簇与铀酰的相互作用。考察金红石团簇模型(包括层数和表面积大小)变化对吸附铀形成复合物结构、吸附作用能等性质的影响,确定2层、表面积为1.1 nm×0.6 nm、包括63个原子的纳米团簇(标记为2L-Ti15)能够合理描述金红石纳米粒子性质的同时,还能节约计算资源。对2L-Ti15-[(UO_2)(H_2O)_3]~(2+)复合物计算表明,纳米团簇和铀酰存在共价键作用;优化得到U-O_(surf)键长0.233~0.238 nm,这一距离在已发现铀酰基配合物U-O距离范围内。在气相条件下,纳米团簇对铀酰吸附反应为放热过程(-3.02 e V);考虑溶剂介质环境的影响,反应则需要吸收少许能量(0.16e V)。U-O_(surf)键的能量分解发现,纳米团簇和铀酰的化学键作用为轨道相互作用主导的(占94%),它的静电吸引略大于Pauli排斥。基于电子密度的QTAIM(quantum theory of atoms in molecule)分析揭示,U-O_(surf)作用是介于离子和共价之间的配位键,其强度高于复合物中的U-OH_2键作用,但比U=O键弱。波函数分析表明,来自纳米团簇的O(2p)贡献HOMO轨道,并混有σ(U=O)成键性质,而LUMO轨道则为Ti(3d)修饰的U(5f)性质,复合物HOMO-LUMO带隙为2.40 e V,相对吸附前的纳米团簇半导体粒子的3.35 e V变窄。从吸收光谱角度而言,复合物体系可能在可见光区域具有更强的捕光性能。     

(BCO)+n(n=1-12)团簇的结构与稳定性

用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法, 在6-31G*水平上对(BCO)⁺_n(n=1-12)团簇的几何结构、电子结构、振动频率等性质进行了理论研究. 结果表明, (BCO)⁺_n团簇的基态结构均为羰基端配位(μ₁-CO)结构, 且含三元环和五元环数目越多或四元环和六元环的数目越少, 相应的结构越稳定. 能量分析得到, n 为奇数的(BCO)⁺_n团簇比n为偶数的稳定.     

铜簇Cun-和羰基铜簇CunCO-(n=2～7)的结构与光谱性质的密度泛函理论研究

应用相对论有效核势密度泛函理论计算方法研究了Cun-和CunCO-簇的平衡几何构型、稳定性、主要碎片化模式、CO吸附能及其团簇的光谱性质.计算结果表明,奇数簇Cun-的电离势比其相邻偶数簇Cun-的电离势大;奇数的Cu5CO-簇有最大的CO解离能.奇数铜簇阴离子相对较高的稳定性与近似浆汁模型的8电子电子闭壳层效应一致.计算得到的Cun-簇碎片化能量表明,较小Cun-的优势解离通道与其包含Cu原子数目的奇偶性有关,偶数的Cun-簇主要解离为Cu原子和Cun-1-,而奇数Cun-簇易以解离成铜的二聚物Cu2和Cun-2-.基于密度泛函理论计算,讨论了这些簇的静态极化率和CO吸附性质与簇大小的关系.     

Structure and stability of (A1N)n clusters

AIN and AI₂N₂ have been observed in the record of time-of-flight mass-spectra as positive ions. Associating with density functional theory(DFT) B3LYP method with 6-31G* basis set, we have carried out the optimizing calculations of the geometry, electronic state and vibrational frequency for (AIN)_n (n = 1—15) clusters, moreover, discussed the character of the chemical bond and thermodynamical stability and explained the experimental mass spectra. The results show that there do not exist AI-AI and N-N bonds and only exists Al-N bond in the ground state structures of (AIN)_n clusters; and the “magical number” regularity of (AIN)_n is those whose atom number is 4, 8, 12, 16, 20, etc, all of which are times of four.     

螺桨烷型分子BX[(CH_2)_n]_3和BX(CH_2)[CH(CH_2)_nCH](X=N,P)的结构和性质

采用密度泛函理论(DFT)研究了螺桨烷型分子BX[(CH2)n]3和BX(CH2)[CH(CH2)n CH](X=N,P;n=1-6)的结构、稳定性、化学键和电子光谱性质.计算结果表明这些分子都是稳定的.BX[(CH2)n]3(X=N,P;n=1-6)的最高占据分子轨道(HOMO)和最低空分子轨道(LUMO)之间的能隙均大于5.20 eV,其中BN[CH2]3和BP[CH2]3的能隙超过7.0 eV,与C5H6的能隙(7.27 eV)很接近,BX(CH2)[CH(CH2)n CH](X=N,P;n=1-6)的能隙在6.80 eV左右.所研究分子能量的二阶差分表明BN[(CH2)3]3、BP[(CH2)4]3及BX(CH2)[CH(CH2)2CH](X=N,P)是最稳定的.BX[(CH2)n]3的Wiberg键级表明除了BN[(CH2)n]3(n=2和6)中不存在B―N键,其它化合物中B和N均形成了化学键,BP[(CH2)n]3中除了BP[(CH2)2]3不存在B―P键,其它的均存在.电子密度的拓扑分析表明N―B键属于离子键,而P―B键具有共价键特征.BX[(CH2)n]3(X=N,P)的第一垂直激发能分别在191.1-284.8 nm和191.8-270.1 nm之间,BX(CH2)[CH(CH2)n CH](X=N,P)的第一垂直激发能分别在190.5-199.7 nm和209.0-221.3 nm之间.     

(Cl2AlNH2)n和(H2AlNH2)n(n=1～5)簇结构及其热力学性质

用HF自洽场理论和密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6 31G水平上研究了低聚物(Cl2AlNH2)n和(H2AlNH2)n(n=1～5)簇的几何构型、电子结构和聚合反应热力学性质,比较了两个系列化合物中化学键的强度.结果表明,Cl2AlNH2和H2AlNH2分子为C2 (EC)平面型结构,其中Al－N为由一个σ键和一个键组成的双键.(Cl2AlNH2)n和(H2AlNH2)n(n=1～5)分子为Dnh对称,Al－N是典型的σ单键 .低聚物(Cl2AlNH2)n和(H2AlNH2)n的稳定性顺序分别为: 3 > 2 > 4> 5 > 1和8 > 7 > 9 > 11 > 6.     

乙醇-水分子团簇C2H5OH(H2O)n (n=1-9)稳定结构的量子化学研究

采用密度泛函理论B3LYP方法, 在B3LYP/6-311++G(2d,2p)//B3LYP/6-311++G(d,p)基组水平上对乙醇-水分子团簇(C₂H₅OH(H₂O)_n (n=1-9))的各种性质进行研究, 如: 优化的几何构型、结构参数、氢键、结合能、平均氢键强度、自然键轨道(NBO)电荷分布、团簇的生长规律等. 结果表明, 从二维(2-D)环状结构到三维(3-D)笼状结构的过渡出现在n=5的乙醇-水分子团簇中. 此外, 利用团簇结合能的二阶差分、形成能、能隙等性质, 发现在n=6时乙醇-水分子团簇的最低能量结构稳定性较好, 可能为幻数结构. 最后, 为了进一步探讨氢键本质, 将C₂H₅OH(H₂O)_n (n=2-9)最低能量结构的各种性质与纯水分子团簇(H₂O)_n (n=3-10)比较, 结果表明前者与后者中的水分子之间氢键相似.     

稀土脯氨酸配合物[RE2(L-Pro)6(H2O)4](ClO4)6的标准生成焓测定

合成了两种稀土高氯酸盐与L 脯氨酸配合物的晶体.经热重、差热、化学分析及对比有关文献,知其组成是[Pr2(L Pro)6(H2O)4](ClO4)6和[Er2(L Pro)6(H2O)4](ClO4)6,质量分数为99.24％和98.20％.选用RE(NO3)3•6H2O(RE=Pr,Er)、L Pro、NaClO4•H2O和NaNO3作辅助物,使用具有恒温环境的反应热量计,以2 mol•L－1 HCl作溶剂,分别测定了[2RE(NO3)3•6H2O＋6L Pro＋6NaClO4•H2O]和{[RE2(L PrO)6(H2O)4](ClO4)6＋6NaNO3}在298.15 K时的溶解热.设计一热化学循环求得化学反应的反应焓ΔrHm分别是：63.904 kJ•mol－1和91.017 kJ•mol－1,经计算得配合物[RE2(L Pro)6(H2O)4](ClO4)6(s)在298.15 K时的标准生成焓ΔfHm(298.15 K)分别是－6 594.78 kJ•mol－1和－6 532.87 kJ•mol－1.     

叠氮二氢硼多聚体结构和性质的理论研究(英文)

本文采用DFT-B3LYP方法,以不同基组对叠氮二氢硼多聚体(H2BN3)n (n=1-4)进行计算研究.二聚体(H2BN3)2(C2h对称性)中含B2N2平面四元环结构.船式(Cs对称性)和椅式(C3v对称性)三聚体(H2BN3)3的结合能相近(-122 和 -126 kJ·mol-1),其中均含B3N3六元环结构.拥有B4N4八元环结构的四个四聚体的结合能只有稍微差别.与单体相比,簇合物的结构参数变化较大.由ΔG0T可知,298.2 K下单体形成二聚体在热力学上是不利的,而形成三聚体和四聚体是有利的.     

Density functional theory study of geometry and stability of small Zrn (n = 2–10) clusters

Geometric structures, electronic properties, and stabilities of small Zr_n and Zr (n = 2–10) clusters have been investigated using density functional theory with effective core potential LanL2DZ basis set. For both neutral and charged systems, several isomers and different multiplicities were studied to determine the lowest energy structures. Many most stable states with high symmetry were found for small Zr_n clusters. The most stable structures and symmetries of Zr clusters are the same as the neutral ones except n = 4 and 7. We found that the clusters with n > 3 possess highly compact structures. The clusters are inclined to form the caged‐liked geometry containing pentagonal structures for n > 8, which is in favor of energy. From the formation energy and second‐order energy difference, we obtained that 2‐, 5‐, 7‐atoms of neutral and 4‐, 7‐atoms cationic clusters are the magic numbers. Furthermore, the highest occupied molecular orbital‐lowest unoccupied molecular orbital gaps display that the Zr₃, Zr₆, Zr, and Zr are more stable in chemical stability. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Int J Quantum Chem, 2011