HC2nO+ (n=3-6) 正离子的红外光解离光谱以及理论计算研究

本文利用脉冲激光溅射-超声分子束载带离子源在气相中产生了HC_2nO⁺ (n=3-6)正离子. 通过对贴附CO的络合物离子的红外光解离光谱实验获得了HC_2nO⁺正离子在1600∽3500 cm^-1范围内的红外光谱. 通过比较实验光谱和理论模拟光谱确定了HC_2nO⁺正离子具有端接氢和氧的直线型碳链衍生物结构,基态为三重态,单重态比三重基态能量高10∽15 kcal/mol. 成键分析表明HC_2nO⁺中的碳链具有连烯的结构特征.     

(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.     

水分子在Y_n(n=2-8)团簇表面的分子吸附与解离吸附（英文）

运用密度泛函理论,对H2O在Yn(n=2-8)团簇表面的分子吸附与解离吸附两种模式进行了结构优化,电子性质分析。结果表明:分子吸附中H2O倾向于O端吸附于Y-Y原子桥位,而解离吸附中H2O解离的H,O原子倾向于吸附于Yn团簇的面位。两种吸附模式都导致了(解离吸附n=4,5除外)主团簇Y原子平均键长增大。分子吸附和解离吸附的吸附强度和化学活性都随尺寸增加而增大。解离吸附中体系的稳定性明显高于分子吸附,且与体系的电子壳层效应密切相关。     

密度泛函理论研究不对称簇合物(CH_3BrBN_3)_n(n=1-6)的结构和稳定性（英文）

为了寻求制备BN材料的单一源前驱体,用密度泛函理论DFT方法计算研究不对称簇合物(CH_3BrBN_3)_n(n=1-6)的几何构型、相对稳定性和热力学性质.当n≥2时,B原子和N_α原子容易成键,形成环状结构.通过计算分析体系的二阶差分能量而判断其相对稳定性.分析温度对体系热力学函数的影响,由焓变可知,室温下由单体形成稳定的多聚体(CH_3BrBN3_)_n(n=2-6)在热力学上有利.同时,探讨了簇合物尺寸大小对结构和性质的影响.这些结果将有助于设计和合成其它不对称叠氮硼类簇合物.     

Nb2Sin+(n=1～6)团簇的密度泛函理论研究

运用密度泛函方法在(U) B3LYP/LanL2DZ水平上研究了Nb2Sin+ (n=1～6)团簇的几何结构和电子性质.结果发现最低能Nb2Si+团簇除了n=5,6发生了微小畸变外,其余基本保持了相应的中性Nb2Sin[(n=1～6)]团簇的结构,且除了Nb2Si+团簇外,所有的最低能结构都是自旋二重态,电子态也都为2A;由原子平均束缚能和分裂能可知,Nb2Si+团簇的热力学稳定性比相应的Nb2Sin团簇[(n=1～6)]强,说明失去一个电子增加了团簇的热力学稳定性.且Nb2Si+团簇的热力学稳定性是Nb2Si+ (n=1～6)团簇中最强的.从绝热电离势(ALP)和垂直电离势(VIP)的结果发现,由于VIP与AIP差值很小,说明Nb2Si+团簇和Nb2Sin团簇[(n=1～6)]结构的构型相同.Nb2Si团簇的AIP值具有最小值6.623eV,表明在实验上很容易得到它们的阳离子形式且在质谱中可观测到较高的峰值.对HOMO-LUMO能隙的研究表明与相应的Nb2Sin(n=1～6)团簇相比,Nb2Sin+ (n=1～6)团簇的HOMO-LUMO能级除了n=2,6外普遍增大,说明Nb2Si+团簇的化学稳定性强于Nb2Sin团簇[(n=1～6)],并且除了Nb2Si[团簇外都是半导体性的.由Mulliken电荷布局得出团簇的总磁矩和原子局域磁矩,表明Nb2Si+团簇的总磁矩最大,为3.0μB,呈现为铁磁质.硅原子则在不同的团簇中表现为顺磁性或抗磁性.     

电子与氢原子碰撞激发（n=2,n=3态）微分散射截面理论计算

应用耦合通道光学势方法，计算了中等能量范围电子碰撞激发氢原子到ｎ＝２，ｎ＝３激发态以及弹性散射的微分散射截面，将计算结果同实验和其它理论方法进行了比较。     

氨水团簇H2O(NH3)n(n=1-6)结构的密度泛函理论研究

用密度泛函理论（DFT）的B3LYP方法,对氨水团簇氢键体系H2O（NH_3）n（n=1-6）进行了研究,计算得到了氨水团簇H2O（NH3）n（n=1-6）的各种稳定构型,并对氨水团簇的结构特点做了进一步分析。最后利用二阶差分理论讨论了不同尺寸氨水团簇的生长规律。     

密度泛函理论研究簇合物(HFGaN3)n (n=1-6)：尺寸效应

用密度泛函理论DFT方法,计算研究不对称簇合物(HFGaN3)n (n=1-6)的几何构型、稳定性、IR谱和热力学性质。结果表明,簇合物(HFGaN3)n (n=2-6)的优化构型拥有一个Ga和α−N原子交替的2n元环状结构。通过计算研究(HFGaN3)n (n=1-6)的平均结合能、二阶能量差分和能隙与团簇尺寸关系,发现后两者表现出明显的“奇－偶”振荡现象。对计算获得的IR谱进行归属,获得四个特征区。讨论了团簇尺寸和温度对(HFGaN3)n (n=1-6)热力学函数的影响。由焓变和吉布斯自由能可知,200-800 K温度范围内由单体形成稳定的多聚体(HFGaN3)n (n=2-6)在热力学上有利。     

InC_n~+(n=1-10)团簇的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论的B3LYP方法,在LANL2DZ水平上对碳基混合团簇InC_n~+(n=1—10)进行了系统研究,得到了这个团簇体系的最稳定几何构型以及基态结构的电子态、最低振动频率、总能量、自旋污染期望值、偶极距、转动常数等.计算结果显示:团簇的最稳定结构是In原子位于碳链末端的直线型构型;n为偶数的基态是三重态,除InC~+外,n为奇数的基态是单态.通过对增量结合能和能量二阶差分的计算和分析可以得出,随着团簇尺寸的增加,团簇的稳定性表现出强烈的奇强偶弱振荡规律.电离能的计算结果进一步证实了这种振荡规律的正确性.对系列团簇基态的磁性研究表明,团簇的磁矩随团簇尺寸的增加呈现出明显的奇弱偶强振荡规律.极化率的计算结果显示,极化率张量的平均值及各向异性不变量都随着团簇尺寸的增大而增大.     

[Co(CO_2)_n]~+团簇的红外解离光谱实验和理论研究（英文）

本文利用红外光解离光谱研究了一价钴阳离子与二氧化碳之间的相互作用.通过密度泛函理论计算得到[Co(CO_2)_n]~+团簇的几何结构,并且模拟了它们的振动光谱与实验数值进行比较.研究结果表明,在[Co(CO_2)_n]~+(n=2～6)团簇中,钴阳离子通过电四极矩静电作用以端点结合的方式与二氧化碳中的氧原子结合在一起.团簇的红外光谱都集中在二氧化碳反对称伸缩的波数附近,并且随着团簇尺寸的变化出现蓝移,最后把[Co(CO_2)_n]~+的红外光解离光谱与稀有气体贴附的[Co(CO_2)_n]~+-Ar的红外光解离光谱进行了比较.     

环状碲团簇Ten（n=3-12）拉曼光谱的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论研究了气相环状碲团簇Ten（n=3-12）的拉曼光谱． 使用B3LYP方法, 四种Dunning相关一致性基组（包括三ζ函数cc-pVTZ-PP, aug-cc-pVTZ-PP, sdb-cc-pVTZ以及sdb-aug-cc-pVTZ基组）进行了计算． 以Te12为例, 基组是否包含弥散函数（aug）所造成的最大拉曼活性值差异仅为5.57和5.84Å4/amu, 相应的振动波数差异仅为0.34和0.27cm-1, 因此弥散函数对环状碲团簇的拉曼计算是无关紧要的． 以采取aug-cc-pVTZ-PP基组计算Te7为例, 振动波数与文献已有值之差最小仅为0.16cm-1, 计算结果与文献已有值符合得很好． 各团簇的拉曼光谱图表现出不同的谱线轮廓, 可以作为环状碲团簇相互间区分鉴别的有力依据．     

CO_2在中性及带负电Be_n~m(n=4,7,10,12,m=0,-1)团簇表面的吸附与解离（英文）

运用密度泛函理论,对中性及带负电的Be_n~mCO_2(n=4,7,10,12,m=0,-1)团簇进行了构型优化,稳定性和电子性质分析.结果表明:CO_2吸附于Ben和Ben-1团簇表面时,C-O键长均有不同程度的伸长.其中Be4CO_2-1,Be12CO_2-1中CO_2分子的一个C-O键自然断裂(伸长量达到了134%和156%),为典型的解离性吸附.Be团簇表现出了较好的吸附CO_2分子的能力,特别是带负电以后,吸附能明显增大(约为3.16 e V--5.965 e V).电子性质分析表明,带负电升高了相应团簇的前线轨道能级,使轨道杂化发生在费米能级处附近,从而增强了CO_2分子与相应团簇的成键能力.     

聚合型铝氢化物(AlH3)n(n=1-3)的几何结构与振动光谱的研究

采用不同方法B3P86、B3LYP、B3PW91和MP2,结合Dunning的相关一致基组cc-PVTZ,对聚合型铝氢化物(AlH3)n(n=1-3)分子的可能几何构型进行优化计算,通过比较计算结果,发现密度泛函DFT中的方法B3P86计算的能量最低．本文采用B3P86方法得出最稳定构型的几何参数、电子结构、振动频率等性质参数,并给出最稳定结构的总能量(ET)、结合能(EBT)、平均结合能(Eav)、电离势(EIP)、能隙(Eg)、费米能级(EF)和差分吸附氢原子能(Ediff)．结果表明：三种铝氢化物分子基态都为1重态,电子态都为 ; AlH3分子的最稳定几何构型为 的平面三角形结构;Al2H6为对称性乙烯式 立体结构,H-Al之间生成氢桥式三中心双电子键;Al3H9为 立体结构,也生成氢桥式三中心双电子键,但三个氢桥三中心双电子键彼此隔离．最后分析了三种氢化物的红外和拉曼光谱、平均结合能、电离势、能隙和费米能级等特性,说明(AlH3)n(n=1-3)三分子中Al3H9最稳定,H-Al桥键键长比端键更长,红外光谱强度最大,差分吸附氢原子能最大,具有较强的储氢性能．     

Nb_2 Si_n^+(n=1～6)团簇的密度泛函理论研究北大核心CSCD

运用密度泛函方法在(U)B3LYP/LanL2DZ水平上研究了Nb2Sin+(n=1～6)团簇的几何结构和电子性质.结果发现最低能Nb2Sin+团簇除了n=5,6发生了微小畸变外,其余基本保持了相应的中性Nb2Sin[(n=1～6)]团簇的结构.且除了Nb2Si+团簇外,所有的最低能结构都是自旋二重态,电子态也都为2A;由原子平均束缚能和分裂能可知,Nb2Sin+团簇的热力学稳定性比相应的Nb2Sin团簇[(n=1～6)]强,说明失去一个电子增加了团簇的热力学稳定性.且Nb2Si3+团簇的热力学稳定性是Nb2Sin+(n=1～6)团簇中最强的.从绝热电离势(AIP)和垂直电离势(VIP)的结果发现,由于VIP与AIP差值很小,说明Nb2Sin+团簇和Nb2Sin团簇[(n=1～6)]结构的构型相同.Nb2Si团簇的AIP值具有最小值6.623eV,表明在实验上很容易得到它们的阳离子形式且在质谱中可观测到较高的峰值.对HOMO-LUMO能隙的研究表明与相应的Nb2Sin(n=1～6)团簇相比,Nb2Sin+(n=1～6)团簇的HOMO-LUMO能级除了n=2,6外普遍增大,说明Nb2Sin+团簇的化学稳定性强于Nb2Sin团簇[(n=1～6)],并且除了Nb2Si3+团簇外都是半导体性的.由Mulliken电荷布局得出团簇的总磁矩和原子局域磁矩,表明Nb2Si+团簇的总磁矩最大,为3.0μB,呈现为铁磁质.硅原子则在不同的团簇中表现为顺磁性或抗磁性.     

聚合型铝氢化物(AlH3)n(n=1-3)的几何结构与振动光谱的研究

采用不同方法B3P86、B3LYP、B3PW91和MP2,结合Dunning的相关一致基组cc-PVTZ,对聚合型铝氢化物(AlH3)n(n=1-3)分子的可能几何构型进行优化计算,通过比较计算结果,发现密度泛函DFT中的方法B3P86计算的能量最低．本文采用B3P86方法得出最稳定构型的几何参数、电子结构、振动频率等性质参数,并给出最稳定结构的总能量(ET)、结合能(EBT)、平均结合能(Eav)、电离势(EIP)、能隙(Eg)、费米能级(EF)和差分吸附氢原子能(Ediff)．结果表明：三种铝氢化物分子基态都为1重态,电子态都为 ; AlH3分子的最稳定几何构型为 的平面三角形结构;Al2H6为对称性乙烯式 立体结构,H-Al之间生成氢桥式三中心双电子键;Al3H9为 立体结构,也生成氢桥式三中心双电子键,但三个氢桥三中心双电子键彼此隔离．最后分析了三种氢化物的红外和拉曼光谱、平均结合能、电离势、能隙和费米能级等特性,说明(AlH3)n(n=1-3)三分子中Al3H9最稳定,H-Al桥键键长比端键更长,红外光谱强度最大,差分吸附氢原子能最大,具有较强的储氢性能．     

环状碲团簇Te_n(n=3-12)拉曼光谱的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论研究了气相环状碲团簇Ten(n=3-12)的拉曼光谱.使用B3LYP方法,四种Dunning相关一致性基组(包括三ζ函数cc-p VTZ-PP,aug-cc-p VTZ-PP,sdb-cc-p VTZ以及sdbaug-cc-p VTZ基组)进行了计算.以Te12为例,基组是否包含弥散函数(aug)所造成的最大拉曼活性值差异仅为5.57和5.844/amu,相应的振动波数差异仅为0.34和0.27 cm-1,因此弥散函数对环状碲团簇的拉曼计算是无关紧要的.以采取aug-cc-p VTZ-PP基组计算Te7为例,振动波数与文献已有值之差最小仅为0.16 cm-1,计算结果与文献已有值符合得很好.各团簇的拉曼光谱图表现出不同的谱线轮廓,可以作为环状碲团簇相互间区分鉴别的有力依据.     

CH_3OH在ZnO(0001)表面的光催化解离（英文）

本文利用266 nm波长的激光及程序升温脱附的方法研究了甲醇在ZnO(0001)表面的光催化反应.TPD结果显示部分的CH_3OH以分子的形式吸附在ZnO(0001)表面,而另外一部分在表面发生了解离.实验过程中探测到H_2,CH_3~·,H_2O,CO,CH_2O,CO_2和CH_3OH这些热反应产物.紫外激光照射实验结果表明光照可以促进CH_3OH/CH_3O解离形成CH_2O,在程序升温或光照的过程中它又可以转变为HCOO~-.CH_3OH_(Zn)与OH_(ad)反应在Zn位点上形成H20分子.升温或光照都能促进CH_3O~·转变为CH_3~·.该研究对CH_3OH在ZnO(0001)表面的光催化反应机理提供了一个新的见解.     

Orbital responses to methyl sites in CnH2n＋2 （n= 1-6）

Orbital responses to methyl sites in C_nH_2n+2 （n=1-6） are studied by B3LYP/TZVP based on the most stable geometries using the B3LYP/aug-cc-pVTZ method.Vertical ionization energies are produced using the SAOP/et-pVQZ model for the complete valence space.The highest occupied molecular orbital （HOMO） investigations indicate the pelectron profiles in methane,ethane,propane,and n-butane.By increasing the number of carbon-carbon bonds in lower momentum regions,the s,p-hybridized orbitals are built and display strong exchange and correlation interactions in lower momentum space （P<0.50 a.u.）.Meanwhile,the relative intensities of the isomers in lower momentum space show the strong bonding number dependence of the carbon-carbon bonds,meaning that more electrons have contributed to orbital construction.The study of representative valence orbital momentum distribution further confirms that the structural changes lead to evident electronic rearrangement over the whole valence space.An analysis based on the isomers reveals that the valence orbitals are isomer-dependent and the valence ionization energy experiences an apparent shift in the inner valence space.However,such shifts are greatly reduced in the outer valence space.Meanwhile,the opposite energy shift trend is found in the intermediate valence space.     

N2O在Yn(n=2-7)团簇表面的自然解离

运用第一性原理,研究了N2O在Yn (n=2-7) 团簇表面吸附机理。结果表明：N2O吸附于 Yn (n=2-7)团簇表面时,不需要克服任何能垒而自然解离。吸附导致了主团簇Y原子平均键长增大,体系表现出了巨大的吸附能 (约为8-10eV)。吸附对体系化学活性的影响具有一定的尺寸依赖性。在所有团簇中,Y6N2O吸附能最大,化学性质最稳定。     

N_2O在Y_n(n=2-7)团簇表面的自然解离

运用第一性原理,研究了N2O在Yn(n=2-7)团簇表面吸附机理.结果表明:N_2O吸附于Yn(n=2-7)团簇表面时,不需要克服任何能垒而自然解离.吸附导致了主团簇Y原子平均键长增大,体系表现出了巨大的吸附能(约为8-10 e V).吸附对体系化学活性的影响具有一定的尺寸依赖性.在所有团簇中,Y_6N_2O吸附能最大,化学性质最稳定.