异质富勒烯C19M(M=Cr,Mo,W)的结构和电子性质的计算研究

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法, 在LANL2DZ基组水平上, 优化了C₁₉M(M=Cr,Mo,W)团簇的几何结构, 得出了它们的基态构型, 并研究了基态结构的物理化学性能.结果表明: 不同的M原子替换后, C₁₉M的动力学稳定性相差不大, 而热力学稳定性随着M原子序数的增加而逐渐升高; 通过对C₁₉M的前线轨道分析发现, M原子对各个轨道均有一定的贡献, M原子对各个轨道的贡献大致随着M原子序数的增加而增加, C₁₉M中金属原子M(M=Cr,Mo,W)上集中了大量的正电荷; C₁₉M的芳香性随着M原子序数的增加而减弱.     

富勒烯C20四聚体的结构与性能研究

采用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函(B3LYP)方法, 在6-31 G基组水平上对C₂₀四聚体进行了几何参数全优化, 得到了基态构型, 并对其稳定性、电子结构、极化率和芳香性进行了计算研究. 结果表明: C₂₀碳笼以[2+2]加成方式结合形成C₂₀四聚体, 具有良好的热力学稳定性; C原子内部以sp²的方式杂化, C原子之间有少量电荷转移; C₂₀ 四聚体的IR和Raman光谱都有较多的振动峰; 随碳笼数的增加, C₂₀聚合物中原子间的成键相互作用随之增强; C₂₀四聚体具有芳香性.     

Li修饰的C24团簇的储氢性能

利用密度泛函理论研究了Li原子修饰的C₂₄团簇的储氢性能. Li原子在C₂₄团簇表面的最佳结合位是五元环. Li原子与C₂₄团簇之间的作用强于Li原子之间的相互作用, 能阻止它们在团簇表面发生聚集. 当Li原子结合到C₂₄表面时, 它们向C原子转移电子后带正电荷. 当氢分子接近这些Li原子时, 在电场作用下发生极化, 通过静电相互作用吸附在Li原子周围. 在Li修饰的C₂₄复合物中, 每个Li原子能吸附两到三个氢分子, 平均吸附能处于0.08到0.13 eV/H₂范围内. C₂₄Li₆能吸附12个氢分子, 储氢密度达到6.8 wt%.     

La内嵌 graphene/MoS2层的储氢性能研究

运用密度泛函理论研究了La内嵌graphene/MoS₂层的储氢性能.由于La的内嵌graphene/MoS₂异质结的层间距被拉大.详细研究了氢气分子在La内嵌的graphene/MoS₂结构上的吸附行为.结果表明,一个La原子最多可以吸附六个氢气分子,采用GGA/PBE泛函计算得到氢气分子的平均吸附能为0.198 eV.合适的吸附能使得设计材料能够在温和条件下实现可逆存储.重要的是,La原子能够分散地内嵌在graphene/MoS₂异质结中,这将为氢气分子提供更多吸附位.研究表明理论上预测La内嵌graphene/MoS₂材料是一种潜在的储氢材料.     

M2Sn17(M=Ni，Mn)及其阴离子的几何结构、电子结构和磁性的计算研究

采用密度泛函理论(density functional theory, DFT)中的广义梯度近似(generalized gradient approximation, GGA) 对Ni₂Sn₁₇，Mn₂Sn₁₇，［Ni₂Sn₁₇］^4-和［Mn₂Sn₁₇］^2-三种同分异构体的几何结构、电子 关键词： 2Sn₁₇')" href="#">Ni₂Sn₁₇ 2Sn₁₇')" href="#">Mn₂Sn₁₇ 几何结构 电子结构和磁性 密度泛函理论     

外掺非典型富勒烯C64Si的几何结构和电子性质计算研究

采用密度泛函理论（density functional theory, DFT）中的广义梯度近似（generalized gradient approximation, GGA）对非典型富勒烯C₆₄Si的几何结构和电子性质进行计算研究,发现在C₆₄Si可能稳定存在的四种同分异构体中,Si原子吸附在三个直接相邻五边形的公共原子处形成的外掺杂结构是热力学最稳定的结构,即文中定义的C₆₄Si-1,这和Ge等人对 Si原子在C_{28关键词： 64}Si')" href="#">C₆₄Si 64')" href="#">C₆₄ 外掺富勒烯 密度泛函理论     

离子化程度对硼取代富勒烯C19Bn+（n=0-3）体系储氢性能的影响

本文采用密度泛函理论方法,研究了氢气分子在硼取代富勒烯C19Bn+（n=0-3）表面的非解离吸附态、化学吸附态、及吸附态之间转换过渡态的结构和能量,得到了吸附态之间转换反应的势能面. 研究表明通过调整体系的离子化电荷可以调整吸附位点的电荷布居数,随着硼取代富勒烯离子化体系C19Bn+的吸氢活性位点电荷布居数增大,氢分子被极化的程度以及氢分子在材料表面的吸附能均逐渐增大,同时改变电荷布居数也对氢气分子在表面吸附态间转变势垒高度产生了量级为几个Kcal/mol的影响. 希望我们的研究能够对富勒烯储氢的进一步发展提供参考.     

内掺过渡金属富勒烯衍生物Ni@C20H20几何结构、成键和电磁性质的密度泛函计算研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似对Ni@C₂₀H₂₀的几何结构、成键和电磁性质进行密度泛函计算研究.结构优化发现位于偏离笼子中心三种位置处的Ni原子优化之后均回到笼子中心.结合能和能隙分析表明C₂₀H₂₀的中心位置是Ni原子热力学和动力学最稳定的位置.成键分析表明：Ni原子位于C₂₀H₂₀中心时,和C原子之间几乎没有相互作用,保持自己的孤立状态.电磁分析表明：原子磁矩为2关键词： 20H₂₀')" href="#">C₂₀H₂₀ 20H₂₀')" href="#">Ni@C₂₀H₂₀ 几何结构 成键 电磁性质 密度泛函理论     

Mg原子修饰的封闭型六硼烷B6H62-储氢性质的研究

利用密度泛函理论的方法研究了Mg原子修饰的封闭型六 硼烷B₆H₆^2-吸附氢的性能. Mg可以稳定地结合在B₆H₆^2-上, 它可以吸附六个氢分子. 电荷转移所导致的Mg周围电场的增强和体系更大的偶极矩使 得MgB₆H₆^2-比MgB₆H₆具有更好的储氢性能, 储氢密度达到11.1 wt%, 氢分子的平均结合能在0.23 eV/H₂至0.34 eV/H₂之间. 结果表明可以通过控制金属-有机物体系的电荷态来增强电场, 进而改善其储氢性能. 关键词： 6H₆^2-团簇')" href="#">MgB₆H₆^2-团簇 密度泛函理论(DFT) 储氢性能 电荷态     

钙钛矿(C6H5CH2NH3)2PbBr4拉曼光谱研究

运用激光拉曼光谱实验和密度泛函理论计算研究了450～1 700 cm-1光谱范围内有机-无机杂化钙钛矿材料(C₆H₅CH₂NH₃)₂PbBr₄的振动模式特性。对比实验所得拉曼光谱和理论计算所得拉曼光谱,发现密度泛函理论计算可以很好的模拟(C₆H₅CH₂NH₃)₂PbBr₄有机部分的分子振动模式。同时通过比较分析密度泛函理论计算和参考文献,对450～1 700 cm-1光谱范围内的拉曼峰的分子振动模式进行了初步的归属,并发现该光谱范围内的拉曼峰主要是由(C₆H₅CH₂NH₃)₂PbBr₄分子中有机部分振动所产生的。     

Aromaticity of Heterofullerenes C18BxNy (x+y=2) and Their Molecular Ions

采用拓扑共振能(TRE)和百分拓扑共振能(%TRE)方法研究了从富勒烯C20(Ih)产生的异质富勒烯C18N2、C18B2和C18BN的所有可能的异构体和分子离子的芳香性．讨论了C18BxNy异构体的芳香性和杂原子在C20(Ih)中取代位置间的关系．结果表明,中性状态和阳离子状态时各异构体的TRE都为负值,具有反芳香性．但它们高价阴离子的TRE都为正值,具有芳香性．C18N2、C18B2 和C18BN中都是杂原子在1,11-取代的异构体最稳定．异质富勒烯都比C20的芳香性高．在中性状态下的稳定性顺序为C18N2>C18BN>C18B2>C20．在形成闭壳层结构时的稳定性顺序为C18B28->C206->C18BN6->C18N24-．理论上预测C22BxNy的高价阴离子具有很高的芳香性．     

Hydrogen storage of Mg1-xMxH2 (M=Ti, V, Fe) studied using first-principles calculations

In this work, the hydrogen storage properties of the Mg-based hydrides, i.e., Mg_1-xM_xH₂ (M=Ti, V, Fe, 0 ≤ x ≤ 0.1), are studied using the Korringa-Kohn-Rostoker (KKR) calculation with the coherent potential approximation (CPA) approximation. In particular, the nature and the concentrations of the alloying elements and their effects are studied. Moreover, the material's stability and hydrogen storage thermodynamic properties are discussed. In particular, we find that the stability and the temperature of desorption decrease without significantly affecting the storage capacities.     

Li修饰的C$lt;sub$gt;6$lt;/sub$gt;分子对H$lt;sub$gt;2$lt;/sub$gt;O的吸附研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似研究C₆Li吸附H₂O分子并将之进行分解的催化过程. 几何优化发现：Li原子最稳定的吸附位置是位于C 原子顶位上方. 研究表明,第一个H₂O 分子吸附在C₆Li上需要克服1.77 eV的能量势垒,然后分解为H和OH且与Li原子成键. 当吸附第二个H₂O分子时,第二个H₂O分子需要克服1.2 eV的能量势垒分解为H和OH,其中H与Li原子上的H原子结合成H₂,OH则替代Li 原子上的H结合在Li原子上. 因此C₆Li 可以作为催化剂将H₂O分子进行分解得到H₂. 分析可知：C₆Li主要是通过Li原子与H₂O之间形成的偶极矩作用来吸附H₂O 分子,与C₆₀Li₁₂ 的储氢机制类似. 研究结果可为储氢材料的制备提供一个新的思路. 关键词： 6')" href="#">C₆ Li 2O')" href="#">H₂O 密度泛函理论     

DFT study of dihydrogen interactions with lithium containing organic complexes C4H4-mLim and C5H5-mLim （m = 1, 2）

The interactions of dihydrogen with lithium containing organic complexes C₄H_4-mLi_m and C₅H_5-mLi_m (m = 1, 2) were studied by means of density functional theory (DFT) calculation. For all the complexes considered, each bonded lithium atom can adsorb up to five H₂ molecules with the mean binding energy of 0.59 eV/H₂ molecule. The interactions can be attributed to the charge transfer from the H₂ bonding orbitals to the Li 2s orbitals. The kinetic stability of these hydrogen-covered organolithium molecules is discussed in terms of the energy gap between the highest occupied molecular orbital (HOMO) and lowest unoccupied molecular orbital (LUMO). The results indicate that these organiclithium structures can perhaps be used as building units for potential hydrogen storage materials.     

Hydrogen storage capabilities of the most stable isomers of NanBm (m+n=6) clusters

The most stable isomers of NanBm(m+n=6) clusters and their hydrogen storage properties are investigated by means of density functional theory with a 6-311+G(d) basis set. To study the hydrogen storage properties,all of the stable structures of Na n BmHx (m+n=6) clusters have been optimized. It shows that boron atoms of Na n B m are separated from the other boron atoms,and form satellite BHx (x=3,4) clusters around the centre,which attach to the system by a bridging bond of a hydrogen atom or an Na atom. Compared with the hydrogen storage capabilities,the Na3B3 has the highest hydrogen storage capacity among Na n B m clusters. The binding energies,interaction energies of hydrogen atom with Na n B m clusters and second difference in energy of Na3B3Hx clusters have been calculated. The results show that the stability of the Na n B m H x clusters present an odd-even oscillatory effect,as the number of H atoms increases.     

二维Li+BC3结构高储氢容量的研究

本文基于第一性原理密度泛函理论, 证实了锂原子可以均匀地吸附在二维结构的BC₃片两侧, 同时被吸附的锂原子不会抱团. 通过计算表明, 被吸附的锂原子浓度达到33.3%时, Li+BC₃体系具有最高的储氢比例12.57 wt.%. 然后, 通过热力学分析预测了在室温 (300 K) 下, 115–250 atm之间, Li+BC₃体系可以达到上述储氢比例, 这不仅符合美国能源部的要求, 也满足了应用中的安全需要. 关键词： 第一性原理 储氢 3二维结构')" href="#">Li+BC₃二维结构     

First-principles study of disordering tendencies in Gd2B2O7（B=Ti,Sn,Zr） compounds

This paper performs the density functional theory calculations to obtain some factors influencing the response of pyrochlores Gd2B2O7(B = Ti,Sn,Zr) to ion irradiation-induced amorphization.The 48f oxygen position parameter x,cohesive energy,bond type and defect-formation energy are discussed.The results show that parameter x can be used to indicate the disordering tendencies within a given pyrochlore family.Bond type,cohesive energy and defect-formation energies can be used to explain some experimental observations,but they are not determined exclusively by radiation "resistance" for a different pyrochlore family.     

Density functional investigations for geometric and electronic properties of In4M and In12M （M = C,Si, In） clusters

First-principle calculations are performed to study geometric and electronic properties of both neutral and anionic In4M and In12M （M = C, Si, In） clusters. In4C and In4Si are found to be tetrahedral molecules. The icosahedral structure is found to be unfavourable for In12M. The most stable structure for In12C is a distorted buckled biplanar structure while for In12Si it is of an In-cage with the Si located in the centre. Charge effect on the structure of In12M is discussed. In4C has a significantly large binding energy and an energy gap between the highest-occupied molecularorbital level and the lowest unoccupied molecular-orbital level, a low electron affinity, and a high ionization potential, which are the characters of a magic cluster, enriching the family of doped-group-IIIA metal clusters for cluster-assembled materials.