气相钌原子与氮分子作用机理计算研究

运用B3LYP/6-311+G*(LANL2DZ)详细地研究了Ru原子与N_2分子相互作用的单端位直线型L-Ru N_2和单侧双配位S-Ru N_2及插入化合物NRu N弯曲型和直线型的不同自旋多重度下多个电子态的平衡几何结构、电子结构、轨道布居和振动光谱等性质,同时对构型转化和插入反应过渡态及反应的势能曲线进行了计算.结果表明两种构型的复合物中一般低能态Ru对N_2的活化都不大,直线型的3Δ和3∑-相对基态反应物是能稳定存在的,轨道作用机制是σ/π授予与反馈.化合物NRu N与实验对照,13B1和11A1态可能是实验所观察的,两种构型中众多电子态相对于Ru(a~5F)+2N(~4S)是稳定的.势能曲线体现插入反应能垒很高,生成NRu N化合物在热力学和动力学上都是不利的.     

非线形CS2 分子单重态和三重态的密度泛函理论

应用密度泛函理论 (DFT)的B3LYP和B3PW91两种方法 ,在 6 3 11+G 和aug cc pVTZ基组水平上 ,分别优化了CS2 可能存在的非线形单重态和三重态构型 ,在全局势能面上共发现 3个单重态 (电子态 1 A1 )和 5个三重态 (电子态分别为 3A2 、3B2 和 3B2 )的非线形CS2 异构体 ,正则振动频率分析证明所得到构型均是位能面上的极小 .计算所得CS2 异构体的相对能量顺序为 4t3B2 相似文献   

HF分子电子基态和激发态的MRCI计算

应用含Davidson修正的多参考组态相互作用(MRCI)方法, 在aug-cc-pVTZ基组水平上对HF基态及最低的多个单重和三重电子激发态进行了势能扫描计算. 结合群论原理及分子的离解极限, 分析了电子态势能曲线的特征, 得出激发态B1对应的离解极限为H++F-(1S). 基于势能曲线, 数值求解核运动的径向Schrödinger方程, 得到J=0时束缚电子态X1, B1C1和D1的振动能级和转动常数, 继而进行数据拟合得到电子态的光谱常数, 基态X1e=4146.94 cm-1, exe =88.08 cm-1, e=21.22 cm-1, e=0.785 cm-1; B1态：e=1131.37 cm-1,exe =17.28 cm-1, e=3.96 cm-1, e=0.0215 cm-1, C1态e=2696.37 cm-1, exe =73.43 cm-1, e=15.91 cm-1, e=0.776 cm-1, D1态e=3104.22 cm-1, exe =118.92 cm-1, e=17.25cm-1, e=0.992cm-1, 拟合结果与实验值吻合的较好.     

铁原子与SO_2反应的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法在6-311+G(d,p)的计算水平上研究了铁原子与SO_2在三重态以及五重态反应势能面上的反应机理.全参数优化了三重态以及五重态反应势能面上各驻点的几何构型,并用频率分析法以及内禀反应坐标(IRC)方法对过渡态进行了验证,得到了该反应的反应势能面曲线和微观反应路径.结果表明,铁原子与SO2在三重态与五重态反应势能面上的几何构型相似,三重态的能量均比五重态高,说明铁原子与SO_2的反应主要在五重态反应势能面上进行.整个体系为放热反应,反应的活化能为30.6 k Cal/mol.     

SiO2分子的基态(X1A1)结构与分析势能函数

应用群论及原子分子反应静力学方法推导了SiO2分子的电子态及其离解极限,采用B3P86方法,在6-311G**水平上,优化出SiO2基态分子稳定构型为单重态的C2V构型,其平衡核间距Re=RSi-O=0.1587 nm,∠OSiO=111.2°,能量为-440.4392 a.u..同时计算出基态的简正振动频率:对称伸缩振动频率v(B2)=945.4cm-1,弯曲振动频率v(A1)=273.5 cm-1和反对称伸缩振动频率v(A1)=1362.9cm-1.在此基础上,使用多体项展式理论方法,导出了基态SiO2分子的全空间解析势能函数,该势能函数准确再现了SiO2(C2V)平衡结构.     

SrRuO_3的电子结构与磁性研究

用自洽的全势能线性丸盒轨道能带方法计算了氧化物体系SrRuO3(SRO)的电子结构和磁性 .对于理想的立方钙钛矿结构的计算得出的电子结构明显改善了已有的计算结果 :每个元胞的磁矩为 1 2 9μB ,按原子球划分为 0 84μB Ru原子和 0 11μB O原子 ;Sr原子上的自旋磁矩几乎为零 ;费米能级处的态密度N(EF)为 4 3 5 (states Ryd f.u .) .关于实际的正交结构SRO ,计算得出磁矩为 1 0 8μB f.u .的铁磁性基态 ,费米能级处的态密度N(EF)为 61 0(states Ryd f.u .) ,电子线性比热系数γ为 10 60mJ mol·K2 .结果说明SRO是一宽能带的巡游铁磁性体系 .     

Si_3分子基态(X~1A_1)的结构与分析势能函数

应用群论及原子分子反应静力学方法推导Si分子的电子态及其离解极限,在B3P86/CC-PVTZ水平上,对Si3分子基态进行优化计算,得出Si3基态的单重态能量最低,其稳定构性为的C2V构型,平衡核间距Re=0.2176nm、∠213=79.7°,能量为-869.2057a.u..同时计算出基态的简正振动频率:对称伸缩振动频率ν(B2)=547.6446cm-1,弯曲振动频率ν(A1)=185.6100cm-1和反对称伸缩振动频率ν(A1)=559.6090cm-1.在此基础上,使用多体项展式理论方法,导出了基态Si3分子的全空间解析势能函数,该势能函数准确再现了Si3(C2V)平衡结构.     

TiAl电子态结构的ab initio计算

应用完全活动基自洽场方法,结合N电子价态微扰近似(NEVPT2),对TiAl金属二聚体的基态和若干最低电子激发态的势能曲线进行了计算.完全活动空间由Al的3个价电子(3s23p1)轨道和Ti的4个价电子(3d24s2)轨道构成,计算基组选用Karlsruhe group的价分裂全电子基组def2-n ZVPP(n=T, Q).在确认TiAl的基态为四重态的基础上,在核间距R=0.200—0.500 nm范围内,扫描获得了TiAl基态和最低二个激发态的完整势能曲线,并对电子态进行了标识,发现在0.255 nm附近存在电子态结构的"突变".在R0.255 nm区域,基态和两个激发态分别为X~4Δ, A~4Π和B~4Γ;在R 0.255 nm区域,基态仍为X~4Δ,但两个激发态变为A'~4Φ和B'~4Π,且存在激发态简并解除的现象.基于NEVPT2修正后的势能曲线,获得了TiAl电子态的平衡核间距、束缚能、激发能、跃迁偶极矩等特征参数,并解释了实验上观测不到TiAl电子跃迁光谱的原因.电子激发态存在"突变"的结构特征,可为分析理解TiAl合金在室温下的脆性问题提供参考.     

N2O异构体结构与解析势能函数

在B3P86/cc-PVTZ水平上,对N2O异构体进行优化计算,得出N2O基态的单重态能量最低,其稳定构型为C∞v构型,平衡核间距R1=0.1121 nm,R2=0.1177 nm,α＝180°,能量为-185.1188a.u.同时计算出基态的简正振动频率ω1(Π)=601.5010 cm-1,ω2(Σg)=1295.8518 cm-1和ω3(Σu)=2287.0627 cm-1.在此基础上,使用多体项展式理论方法,导出N2O分子的全空间解析势能函数,该势能函数准确再现了N2O(C∞v)平衡结构.     

含铀化合物UAl3和USn3电子结构的密度泛函研究

用第一性原理的全势能LMTO密度泛函能带计算方法研究了具有简单立方Cu₃Au 结构的含U化 合物UX₃(X=Al, Sn)的电子结构.对于重原子U的相对论效应，除了用标量相对论 加以修正 外，还加入了自旋-轨道耦合的修正.研究结果定性地说明了由于不同的交换关联电子势场的 作用，在这两种结构相同的含U合金中，U的5f电子态具有完全不同的性质，即在UAl_{3< /sub>和US n3中U的5f态分别表现为巡游扩展态和局域态行为，通过St 关键词： 铀化合物 电子态 密度泛函理论 自旋-轨道耦合}     

Theoretical study of the Ru + CH3F reaction

CASSCF-MRMP2 calculations have been performed to analyse the reaction of fluoromethane with a bare ruthenium atom. Potential energy curves emerging from the ground state and the first excited state of the reactants, Ru(⁵F, ³F;d⁷s¹) + CH₃F, were calculated for representative electronic states associated with different approaching modes of the fragments. Whereas no favourable channels correlating with the ground state asymptote were detected for the insertion of the ruthenium atom into the C–H bond of the methyl fluoride molecule, the oxidative addition of the C–F bond of this molecule to the metal atom along the reaction path evolving from the ground state of the fragments leads to the stable inserted product CH₃–Ru–F. Although forming less stable products, insertion of ruthenium into the C–H and C–F bonds of the fluorocarbon molecule can occur through electronic states which emerge from the excited triplet state asymptote.     

B,N协同掺杂金刚石电子结构和光学性质的第一性原理研究

基于金刚石的稳定结构, 在实验研究的基础上, 本文采用基于周期性密度泛函理论计算了B/N单掺杂、共掺杂金刚石的晶体结构, 并就掺杂方式和掺杂后形成能进行了对比研究, 得到了B/N双掺杂的最稳定结构. 在此基础上, 进一步计算了N单掺杂及B/N共掺杂最稳定结构的吸收光谱、电子结构和态密度. 通过与实验结果对比可以看出, 较N单掺杂, B/N共掺杂的吸收光谱发生明显红移, 与实验符合较好. 计算结果表明: N原子单掺杂优先于B原子; 由于原子间的协同作用, B/N近邻共掺杂体系的形成能最低, 为掺杂的最可能结构.     

Al12N、Al12B团簇结构和电子性质的密度泛函计算

利用密度泛函理论研究了Al12N和Al12B团簇的原子结构和电子性质,通过各种异构体的比较,发现两种掺杂团簇的最低能量结构都是完好的二十面体(Ih)结构,N(B)原子占据在二十面体的中心.高对称性团簇形成稀疏离散的电子态密度和大的电子能隙.在Al-N之间发生较大的电荷转移.因此我们建议把Al12N团簇看作是碱金属超原子,Al12B团簇看作是卤素超原子,用来构造团簇组装固体.     

基态TiH2分子的结构与分析势能函数

用密度泛函理论的B3lyp方法,Ti原子采用相对论有效实势(LanL2DZ)收缩价基函数,氢原子采用6-311 g**全电子基函数,对TiH2体系的结构进行优化计算.得到TiH2分子最稳态为C2v构型,电子状态为(C2v(X)3A2),平衡核间距,RTi-H=0.1789 nm,键角∠HTiH =123.365°,离解能:De=5.54216 eV.基态简正振动频υ(A1)=485.4150 cm-1,υ(B2)=1507.6533 cm-1,υ(A1)=1580.2361 cm-1.由微观过程的可逆性原理分析了分子的可能离解极限,并用多体项展式理论方法分别导出基态TiH2分子的势能函数,其等值势能面图准确地再现了TiH2分子的结构特征和离解能.由此讨论了TiH2分子反应的势能面静态特征.     

Electronic structures and vibrational properties of coronene on Ru(0001): first-principles study

We calculate the configurations, electronic structures, vibrational properties at the coronene/Ru(0001) interface, and adsorption of a single Pt atom on coronene/Ru(0001) based on density functional theory calculations. The geometric structures and electronic structures of the coronene on Ru(0001) are compared with those of the graphene/Ru(0001). The results show that the coronene/Ru(0001) can be a simplified model system used to describe the interaction between graphene and ruthenium. Further calculations of the vibrational properties of coronene molecule adsorbed on Ru(0001) suggest that the phonon properties of differently corrugated regions of graphene on Ru(0001) are different. This model system is also used to investigate the selective adsorption of Pt atoms on graphene/Ru(0001). The configurations of Pt on coronene/Ru(0001) with the lowest binding energy give clues to explain the experimental observation that a Pt cluster selectively adsorbs on the second highest regions of graphene/Ru(0001). This work provides a simple model for understanding the adsorption properties and vibrational properties of graphene on Ru(0001) substrate.     

等价电子数组元Heusler合金Fe_2RuSi中的原子占位

对等价电子数组元Heusler合金Fe_2RuSi的原子占位、电子结构与磁性进行了理论与实验研究.第一性原理计算表明,虽然Fe_2RuSi中Fe,Ru均有8个价电子,但是Ru仍表现出强烈的占据A,C晶位倾向.基态总能最低的是Fe与Ru分别占据A,C晶位的XA结构,次低的是Fe,Ru在A,C位混乱占位的L2_1B结构,且两者能量差很小.这说明决定Heusler合金中过渡族原子占位的因素除价电子数以外还可能有原子半径和共价杂化作用等.态密度和差分电荷密度计算表明Heusler合金中主族元素与最近邻过渡族元素之间的p-d共价杂化对Heusler合金的占位有明显影响,在XA结构中Ru与Si和Fe(B)之间都存在明显的杂化作用,而在高能的L2_1结构中,Si与最近邻的Fe杂化作用相当弱.XRD测试表明在室温Fe_2RuSi存在A,C位之间的Fe-Ru反占位,形成了能量次高的L21B结构,这主要来自于混合熵对自由能的贡献及其引起的原子自发混乱占位.在5 K下Fe_2RuSi的饱和磁矩为4.87μB/f.u.,与计算值符合得相当好.     

Electronic structures and coronene on Ru（0001）： vibrational properties of first-principles study

We calculate the configurations,electronic structures,vibrational properties at the coronene/Ru(0001) interface,and adsorption of a single Pt atom on coronene/Ru(0001) based on density functional theory calculations.The geometric structures and electronic structures of the coronene on Ru(0001) are compared with those of the graphene/Ru(0001).The results show that the coronene/Ru(0001) can be a simplified model system used to describe the interaction between graphene and ruthenium.Further calculations of the vibrational properties of coronene molecule adsorbed on Ru(0001) suggest that the phonon properties of differently corrugated regions of graphene on Ru(0001) are different.This model system is also used to investigate the selective adsorption of Pt atoms on graphene/Ru(0001).The configurations of Pt on coronene/Ru(0001) with the lowest binding energy give clues to explain the experimental observation that a Pt cluster selectively adsorbs on the second highest regions of graphene/Ru(0001).This work provides a simple model for understanding the adsorption properties and vibrational properties of graphene on Ru(0001) substrate.     

C在不同位置掺杂(n,n)型BN纳米管的密度泛函研究

用密度泛函B3LYP/3-21G(d)方法,并利用周期边界条件,研究了C原子在不同位置掺杂的(n,n)型BN纳米管的结构与性质.揭示了几何结构特征、能量、稳定性和能带结构的变化规律.研究了C原子在B位或N位置分别掺杂的BN纳米管的模型(掺杂浓度x=1/(4n),n=3—9),部分B位掺杂管发生了变形,而所有N位掺杂管则几乎不变形,而且N位比B位的掺杂能更低(管更稳定),B位掺杂管的能隙为1.054—2.411 eV,N掺杂管的能隙为0.252—1.207 eV,所有掺杂管都是半导体,所有掺杂管都具有直接带隙.     

B$lt;sub$gt;$lt;i$gt;n$lt;/i$gt;$lt;/sub$gt;($lt;i$gt;n$lt;/i$gt;=2—15)团簇的几何结构和电子性质

应用密度泛函理论中的B3LYP方法计算并分析了不同生长模式下B_n（n=2—15）团簇的几何结构及电子性质. 同时,比较和讨论了不同生长模式下硼团簇的原子束缚能、能级间隙和第一电离势. 研究表明：直线构型稳定性最低,金属性较强,尤其在n=8时能隙仅有0.061 eV,说明该团簇已具有金属特征. 平面或准平面构型稳定性最高,非金属性强. 立体构型的稳定性与金属性介于直线和平面构型之间. 另外,还讨论了基态团簇的束缚能、能量二阶差分、能级间隙和第一电离势随团簇尺寸的变化,结果表明B₁₂与B₁₄是幻数团簇. 关键词： n团簇')" href="#">B_n团簇 密度泛函理论 几何结构 电子性质