C56X10(X=F,Cl, Br,I)的结构稳定性和电子性质

采用密度泛函理论(DFT)中的广义梯度近似(GGA)方法对C56X10(X=F, Cl, Br, I)的结构稳定性和电子性质进行了计算研究. 结构稳定性计算表明: 对于C56X10(X=F, Cl, Br, I), 能隙、反应热、最大振动频率和最小振动频率都随着X原子序数的增加而减小, 表明C56X10(X=F, Cl, Br, I)的稳定性随着X原子序数的增加而逐渐降低, 其中C56F10最为稳定. 前人在实验上已成功合成出C56Cl10, 因此, 我们推测C56F10有望在实验上成功合成. 前线轨道计算发现, C56相邻的五边形公共顶点以及两个六边形-五边形-六边形公共顶点是笼子中化学活性最强的部位, 有利于卤族元素的外部吸附. 此外, 计算结果还显示, C56X10(X=F, Cl, Br, I)的电负性随着X原子序数的增大而逐渐减弱, C—X基团的电负性因位置的不同而不同.     

C_(80)X_(12)(X=H,F,Cl,Br)的结构和稳定性

为了考察勒烯衍生物结构与稳定性关系,采用密度泛函理论方法对C80X12(X=H,F,Cl,Br)进行了系统计算究.结表明,在C80X12(X=H,F)异构体中,最低能量异构体都违反五元环分离规则.然而,在C80X12(X=Cl,Br)异构体中,最低能量异构体都满足五元环分离规则.由于van der Waals半径较小,H或F加成到碳笼上时外部原子之间排斥作用小,因此在其优结构中,H或F优先加成到2个五元环共用碳原子上.相反,对于氯化、溴化勒烯,为了避免外部加成原子之间在重空间排斥作用,其优结构中Cl或Br优先加成到1,4-位点上.计算结还显,氢化、卤化反应热(C80+6X2→C80X12)遵循如下顺序,即C80F12>C80Cl12>C80H12>C80Br12.这些结表明勒烯衍生物稳定性和衍生化模与加成原子尺和电性有关.     

杂富勒烯的电子结构与性质关系的研究──Ⅱ.C_(57)X_3,C_(56)X_4(X=B、N、P)的位置异构体

用 CNDO／2方法在 586微机上计算了 C57X3C56X4（X=B、N、P）的 234个位置异构体的电子结构。在C57X3（X=B、N、P）位置异构体中，C57X3（1，2，9）（X=B、N、P）分别是最稳定的。对于C56X4（X=B、N、P）位置异构体，C56B4（1，2，9，8），C56N4（1，2，9，12）和C56P4（1，2，9，12）分别是最稳定的，但稳定性都比C60差。其氧化或还原性都比 C60好，将它们和 C60比较，与 X相距一个或两个键的 C原子电荷密度增加或减少较多，其余电或亲核反应性增加；X与 X，X与 C原子之间 Wiberg Order都减少较多，其键的强度削弱；邻近杂原子的 C与 C原子之间 Wiberg Order减少或增加很少，其键的强度稍有削弱或增强。     

金属四重键化合物M2X4(PMe3)4(M=Cr,Mo,W;X=F,Cl,Br,I)结构和电子光谱的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论方法,在TZ2P-STO基组水平下,对金属四重键化合物M2Cl4(PMe3)4(M=Cr,Mo,W)和Mo2X4(PMe3)4(X=F,Cl,Br,I)的几何结构进行优化,分析了电子结构,并运用TDDFT方法对其低占据激发态进行了计算.考虑相对论效应的ZORA方法能够较好地重现M2X4(PMe3)4的几何结构.M2X4(PMe3)4的电子结构分析表明其d电子的组态为σ2π4δ2,前线轨道能级顺序为πlig<πd/σd<δd<δd*.金属原子和卤素配体的改变虽然使轨道能量发生变化,但没有影响轨道的排布顺序.TDDFT方法对M2X4(PMe3)4δd→δd*和πd→δd*跃迁能量的计算较为准确,对πlig→δd*(LMCT)跃迁能量的计算误差较大.金属原子、卤素配体以及相对论效应对激发能的影响可以根据分子轨道能级的变化给予解释.     

碳管C_(30+10K)分子的电子结构和稳定性研究

基于最近SmalleyR．E．等成功地合成一端封闭、一端开口的单层椅型碳纳米管，构造了一类一端用C60的一半封闭，另一端开口的具有C5v对称性的单层椅型碳纳米管．在Huckel近似下，利用分子轨道图形理论讨论了它们的电子结构及稳定性．     

双核钯配合物Pd2L2和Pd2L2X2(L=Me2PCH2PMe2;X=F,Cl,Br,I,H)的量子化学理论研究

采用 ab initio HF,MP2方法和密度泛函理论方法,对Pd(0),Pd(Ⅰ)双核配合物Pd2L2和Pd2L2X2(L=Me2PCH2PMe2;X=F,Cl,Br,I,H)的儿何结构和电子结构进行了研究.研究表明Pd2L2中Pd原子间的相互作用丰要来自电子相关效应,Pd2L2X2中Pd原子问的相互作用则主要来自d轨道的成键作用.MP2方法和局域泛函Xa方法能对两类配合物的几何结构给予准确的描述.在Pd2L2中,Pd原子的4d电了组成一一对应的成键、反键轨道,轨道作用相互抵消使Pd原子间仅存在微弱的相互作用.x原子与Pd2L2的作用使Pd-Pd反键轨道电子占据数减少,成键作用加强.两类配合物的Pd-Pd键长与NAO键级之间存在很好的线性关系.还对Pd2L2和Pd2L2X2的低占据电子激发态进行了含时密度泛函理论计算,分析不同配合物的电子跃迁特征,并就卤素配体对Pd2L2X2光谱性质的影响进行了讨论.     

黄铜矿型半导体材料CuAlX2 (X=S,Se, Te)的电子结构和光学性质

采用基于赝势平面波基组的密度泛函理论方法,研究具有黄铜矿结构的CuAlX2(X=S,Se,Te)晶体的电子结构,并预测了它们的线性和非线性光学性质.结果表明:这些化合物具有相似的能带结构,带隙随X原子从S→Se→Te依次减小.三种晶体的静态介电常数、静态折射率和静态倍频系数d36的变化情况与带隙的变化相反,随着X原子自S→Se→Te改变依次递增,但静态双折射率依次递减.该系列化合物的倍频效应主要来源于价带顶附近的占据能带向以Al和X原子的p电子态为主要成分的空带之间的跃迁.在三种晶体中,CuAlTe2除静态双折射率偏小外,其它光学性能要优于CuAlS2和CuAlSe2.     

MX2(AsH3)2(M=Pd,Pt;X=Cl,Br,I)的含时密度泛函理论研究

采用密度泛函方法(B3LYP)优化了MX2(AsH3)2[M=Pd；X=Cl(1)，Br(2)，I(3)和M=Pt；X=Cl(4)，Br(5)，I(6)]的基态结构，得到的几何参数与实验结果符合．以基态几何为基础，将TD-DFT方法用于计算标题配合物的电子吸收光谱．研究结果表明，金属的dx2-y2与配体所组成的反键轨道为LUMO轨道，从而该类配合物具有d-d跃迁属性的吸收带；在多数跃迁过程中，配体也有较大的贡献．     

Sn_mO_n(m=1～3,n=1～2m)系列团簇的结构和电子性质

基于密度泛函理论(DFT)中的广义梯度近似(GGA)系统地研究了Snm On(m=1~3,n=1~2m)团簇的几何结构和电子性质.当m=n时,团簇的基态结构为Sn和O原子彼此相邻的环形结构,当nm时,团簇易于形成链状结构.研究发现:氧化锡团簇的物理和化学特性类似于氧化硅,主要表现为非金属性.对分裂途径、分裂能和能隙(HOMO-LUMO Gap)进行了研究,结果表明类氧化锡(Snm Om)、Sn2O3和Sn3O4团簇具有很好的稳定性,可以作为构建团簇聚合物材料的基本单元.而且,氧化锡团簇的稳定性主要与其组成成分和结构有关,与团簇大小无关.     

Theoretical studies on fullerene C4o′s derivatives C4o X2 (X =H, F, Cl, Br)

应用密度泛函理论在B3LYP/6 31G*水平上对C40X2 (X=H,F,Cl,Br)进行研究.研究结果表明,C40X2 (X=H,F,C1,Br)在热力学上是稳定的,卤化衍生物的稳定性随卤素原子序数的增大而降低,最有利的衍生化方式是1-4加成,1-2与1-4加成的卤化和氢化衍生物在所研究的分子中较为稳定.这些研究有助于理解富勒烯衍生物的衍生化模式.     

C28X4（X=H,Cl）,CX4（X=H,Cl）的结构和电子光谱的理论研究

用ＩＮＤＯ法对Ｃ２８Ｘ４（Ｘ＝Ｈ，Ｃｌ）和ＣＸ４（Ｘ＝Ｈ，Ｃｌ）进行几何构型优化，得到Ｔｄ对称性的构型Ｃ２８Ｘ４有４种键、４种不等同原子，基态为稳定的闭壳层分子，以此构型为基础计算了上述分子的电子光谱，并预测Ｃ２８Ｘ４的电子光谱。     

[M(N)X2]-(M=Ru, Os; X=S2C6H4, mnt)的电子结构和光谱性质的理论研究

利用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法优化了氮化钌和氮化锇配合物[M(N)X2]-[M=Ru, Os; X=S2C6H4, mnt(maleonitriledithiolate)]的基态几何结构, 得到的几何参数与实验结果吻合得很好. 采用TD-DFT方法, 得到了配合物在CH3CN溶液中的激发态电子结构和电子吸收光谱. 利用SCRF方法中的CPCM模型来模拟溶剂化效应. 研究结果表明, 配合物1~4在CH3CN溶液中的吸收跃迁性质相似, 低能吸收均被指认为LMCT和LLCT的混合跃迁, 高能吸收均被指认为ILCT/LLCT跃迁.     

Theoretical determination of the favorable mechanism of the reaction between AlX and HX (X = Br, Cl, and F)

The reaction mechanism between AlX and HX (X = Br, Cl, and F) have been characterized in detail using DFT as well as the ab initio method. The reaction yielding AlX₃ and molecular hydrogen was calculated to be highly exothermic. The present calculations also show that the possible routes to the trihalides species start more favorable with the primary insertion product AlX₂H than with the biadduct AlX(HX)₂ one.      

NX(X=F,Cl,Br)分子结构与极化函数f轨道的作用

用密度泛函理论的Becke3LYP方法，计算了NX（X=F，Cl,Br）的激发态b1Σ＋ 和基态X3Σ－，并对比不含f轨道的基集合cc-pvDZ和6-311＋G与含f轨道的基集合6-311＋G(3df)的计算结果，发现极化函数f轨道对NCl和NBr的键长与谐振频率ωe有明显改进作用，即f轨道对成键有贡献，而f轨道对NF的Re和ωe则无明显作用.同时，基于能量共振转移的需要，用NF代替O2-I 红外激光系统的O2是不适宜的，而用NCl和NBr代替则是可能的.     

C60CH2结构和电子光谱的理论研究

用ＩＮＤＯ系列方法研究Ｃ６０ＣＨ２的两种结构，ＣＨ２加在两个六元环之间的键上为Ｃ２０构型，ＣＨ２加在一个五元环和一个六元环之间的键上为Ｃ５构型，计算表明，从总能量和ＬＵＭＯ－ＨＯＭＯ能级差看，Ｃ６０ＣＨ２的稳定结构应是Ｃ２０构型，该Ｃ２０异构体有类环丙结构（Ｃ１５－Ｃ３０桥键键长为０．１５５６ｎｍ，键序等于０．８６６３），其电子光谱计算结果与实验值符合较好。     

苯-卤素(X2, X=F, Cl, Br, I)相互作用本质的对称性匹配微扰理论研究

在MP2水平下对被定义为"电荷转移复合物(CTC)"的苯(C6H6)-卤素分子X2(X＝F, Cl, Br, I)相互作用体系进行了量子化学研究. 在优化所得C6H6-X2(X＝F, Cl, Br, I)复合物的平衡几何结构中, 卤素分子X2接近垂直指向苯环上碳-碳双键的中心. 自然键轨道(NBO)分析结果表明, 苯-卤素体系中电荷转移的数量很少. 对称性匹配微扰理论(Symmetry-adapted perturbation theory, SAPT) 能量分解结果显示, 在4个复合物体系中, 静电作用的贡献相对较小(只占总吸引作用的20%左右), 对于C6H6-F2体系, 色散作用是其主要吸引作用, 对于C6H6-Cl2, C6H6-Br2和C6H6-I2 体系, 诱导作用则是其主要的吸引作用, 从F到I, 色散作用逐渐减弱, 诱导作用逐渐增强, 表明在电子相关水平上将苯-卤素体系称为"电荷转移复合物"的说法并不确切.     

Electronic structures and optical properties of BiOX (X = F,Cl, Br,I) via DFT calculations

Based on the density functional theory (DFT), the lattice constants and atomic positions of BiOX (X = F, Cl, Br, I) species have been optimized, and the electronic and optical properties of the relaxed species have been calculated, with Bi 5d states considered or not. Relaxation generally results in the shrinkage in a and the expansion of c. Relaxed BiOCl, BiOBr, and BiOI present indirect band gaps, whereas BiOF exhibits a direct or somewhat indirect band‐gap feature corresponding to the relaxation and calculation with the Bi 5d states or not. The bottom of the conduction band is quite flat for relaxed BiOI, and apparently flat in BiOBr, and shows observable flatness in BiOCl as well when considering the Bi 5d states. The top of the valence band is rather even as well for some species. The obtained maximum gaps for relaxed BiOF, BiOCl, BiOBr, and BiOI are 3.34, 2.92, 2.65, and 1.75 eV, respectively. The density peak of X np states in the valence band shifts toward the valence band maximum with the increasing X atomic number. The bandwidths, atomic charges, bond orders, and orbital density have also been investigated along with some optical properties. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. J Comput Chem, 2009