钒掺杂硫化锌团簇稳定性和磁性质研究

本文采用密度泛函理论研究了V原子单掺杂和双掺杂(ZnS)12团簇的几何结构和能量稳定性。我们考虑了三种掺杂方式：替代掺杂,外掺杂和内掺杂。单掺杂时,替代掺杂团簇是最稳定结构,而对于双掺杂,外掺杂团簇是最稳定结构。团簇磁矩主要来自V-3d态的贡献,4s和4p态也贡献了一小部分磁矩。由于轨道杂化,相邻的Zn和S原子上也产生少量自旋。结果显示V原子间的磁性耦合是短程相互作用。相邻V原子之间的磁性耦合由直接的V-V反铁磁耦合和两个V和S原子之间通过p-d杂化产生的铁磁耦合这两中相互作用的竞争来决定。     

钒掺杂硫化锌团簇稳定性和磁性质研究

本文采用密度泛函理论研究了V原子单掺杂和双掺杂(ZnS)12团簇的几何结构和能量稳定性.我们考虑了三种掺杂方式:替代掺杂,外掺杂和内掺杂.单掺杂时,替代掺杂团簇是最稳定结构,而对于双掺杂,外掺杂团簇是最稳定结构.团簇磁矩主要来自V-3d态的贡献,4s和4p态也贡献了一小部分磁矩.由于轨道杂化,相邻的Zn和S原子上也产生少量自旋.结果显示V原子间的磁性耦合是短程相互作用.相邻V原子之间的磁性耦合由直接的V-V反铁磁耦合和两个V和S原子之间通过p-d杂化产生的铁磁耦合这两中相互作用的竞争来决定.     

中性及带电钴团簇的密度泛函理论研究

本文采用基于自旋极化的密度泛函理论系统研究了 小尺寸钴团簇的几何结构和电子结构特性。随尺寸的递增,团簇的基态几何结构由一维演变为三维的几何构型。总磁矩随尺寸的增加线性递增,并呈现奇偶交替的现象。从所研究的系统中分离一个Co原子带正电的团簇体系需要的能量相对较大。本文对体系的电子亲和能（EA）以及离化势（IP）也进行了讨论。     

中性和带电小钨团簇的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了中性和带电小钨团簇W_n（n＝3—6）的构型,得到了一些能量较低的结构,它们都有可能是团簇的基态.研究发现,这些团簇大多具有较低的自旋多重度：中性小钨团簇为自旋单态或三重态;带电小钨团簇为自旋双重态或四重态.当n>3时,小钨团簇具有三维立体结构.通过拟合光电子谱、计算垂直离化能并与实验值比较,进一步讨论了带负电小钨团簇的基态结构. 关键词： 小钨团簇 构型 密度泛函理论     

团簇LaO的理论研究

采用密度泛函理论研究LaO团簇体系。中性分子LaO的基态是两重态(2Σ),阴离子LaO-和阳离子LaO 的基态都是单重态(1Σ)。使用不同的方法计算团簇LaO的电子亲和能和电离能。计算结果表明用BLYP方法和弥散极化基组计算结果和实验数据吻合较好。用含时密度泛函理论计算团簇LaO的低能激发态,从理论上归属LaO-的光电子能谱的谱峰和LaO的吸收光谱的谱峰。计算得到与实验一致的结果。     

金镉混合纳米团簇的结构布局和电子性质的理论研究

采用基于密度泛函理论的Dmol~3模拟软件包对Au_nCd_n(1≤n≤6)团簇的几何结构进行优化,并对其能量和电子性质进行了分析.结果表明:n=1-2,团簇的最低能量结构是平面结构;n=3-6,结构为三维立体结构.随着团簇尺寸的增加,团簇的平均结合能呈上升趋势.最高占据轨道和最低未占据轨道之间的能隙,电子亲和势,和电离势呈现明显的奇偶变化,团簇的幻数为n=2,4,6.     

金镉混合纳米团簇的结构布局和电子性质的理论研究

采用基于密度泛函理论的Dmol3模拟软件包对AunCdn(1≤n≤6)团簇的几何结构进行优化,并对其能量和电子性质进行了分析。结果表明：n=1-2,团簇的最低能量结构是平面结构;n=3-6,结构为三维立体结构。随着团簇尺寸的增加,团簇的平均结合能呈上升趋势。最高占据轨道和最低未占据轨道之间的能隙,电子亲和势,和电离势呈现明显的奇偶变化,团簇的幻数为n=2,4,6。     

Au2Ag和AuAg2团簇对CO催化氧化反应的理论研究

本文采用密度泛函理论,对Au₂Ag和AuAg₂团簇催化CO的氧化反应机理进行了系统的研究.对CO+O₂→CO₂+O和CO+O→CO₂两个氧化反应,文中分别讨论了ER反应机理和LH反应机理,结果发现在CO+O₂反应中倾向于LH反应机理,而在CO+O反应中则倾向于ER反应机理.此外,在完整的CO氧化反应中,Au₂Ag团簇两个催化氧化反应过程中的势垒都很低,说明其有望成为良好的CO氧化催化剂.     

中性金-钒-氧团簇氧化一氧化碳研究（英文）

本文实验制备了中性AuVO_(2～4)团簇并研究了其与CO和O_2的反应.实验结果表明,团簇AuVO_4和AuVO_3与CO反应主要生成吸附产物,而团簇AuO_2可与O_2反应生成AuVO_4.密度泛函理论计算结果表明,团簇AuVO_4和AuVO_3可在较高温度条件下氧化CO生成CO_2,从而形成催化氧化循环:AuVO_4+CO■AuVO_3+CO_2,AuVO_3+CO■AuVO_2+CO_2,AuVO_2+O_2→AuVO_4.     

中性和阳离子丁酮团簇的结构及稳定性的理论研究

使用密度泛函B3LYP方法,在6-31G*和6-311+G**基组水平上计算中性和阳离子丁酮团簇(CH_3COC_2H_5)_n和(CH_3COC_2H_5)_n~+(n 7)的稳定结构,并比较不同尺寸团簇之间的相对稳定性.中性和阳离子丁酮团簇的结构具有相似性:n=3—7时,组成团簇的丁酮的平均几何参数基本相同,单环结构最稳定;随着团簇尺寸的增加,双环结构的稳定性逐渐上升.通过平均结合能、一阶差分能、HOMO-LUMO能隙等计算分析可知:在所研究的各种尺寸团簇中,(CH_3COC_2H_5)_3是最稳定的中性团簇,与实验中的最强峰对应;(CH_3COC_2H_5)_4~+是最稳定的阳离子团簇.通过电离能计算得到丁酮分子的垂直电离能为9.535 eV与实验值相符,同时证明中性和阳离子丁酮二元团簇的结构变化较大.研究结果为实验中丁酮团簇碎片离子的形成机理提供一定的理论依据,并且为进一步研究酮类分子团簇的生长规律提供有价值的信息.     

Au10催化CO氧化反应机理的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论方法研究了Au10团簇催化CO氧化反应的详细机理. 对CO、O2、O、CO2四种主要吸附物及CO+O2、CO2+O、CO+O和CO+O+O四种共吸附物的吸附行为进行计算, 得到最佳活性吸附位. 模拟反应分别按照Langmuir-Hinshelwood(LH)机理和Eley-Rideal(ER)机理进行, 其中LH机理包括L1、L2两条路径, ER机理包括E1、E2两条路径. 通过对各路径活化能比较得到: 首先CO+O2→CO2+O反应按照LH机理进行的可能性较大, 并且相比较L1、L2两条路径, 由于反应按照L1路径进行时只需克服33.9和56.4 kJ•mol-1的能垒, 所以反应更易按照L1路径进行, 最佳反应路径为O2(gas)+CO(gas)→O2(ads)+CO(gas)→O2(ads)+CO(ads)→OCOO(ads)→O(ads)+ CO2(ads); 然后CO+O→CO2反应分别克服6.9和4.3 kJ•mol-1能垒, 放热352.1 kJ•mol-1, 说明低温下吸附态的O原子很容易与CO反应生成第二个CO2分子.     

闭壳层金掺杂钛氧团簇阴离子解离氢分子研究

Dissociation of molecular hydrogen (H₂) is extensively studied to understand the mechanism of hydrogenation reactions. In this study, H₂ dissociation by Au₁-doped closed-shell titanium oxide cluster anions AuTi₃O₇^- and AuTi₃O₈^- has been identified by mass spectrometry and quantum chemistry calculations. The clusters were generated by laser ablation and massselected to react with H₂ in an ion trap reactor. In the reaction of AuTi₃O₈^- with H₂, the ion pair Au⁺-O₂^2- rather than Au⁺-O^2- is the active site to promote H₂ dissociation. This finding is in contrast with the previous result that the lattice oxygen is usually the reactive oxygen species in H₂ dissociation. The higher reactivity of the peroxide species is further supported by frontier molecular orbital analysis. This study provides new insights into gold catalysis involving H₂ activation and dissociation.     

Neutral Dissociation of Superexcited Nitric Oxide Induced by Intense Laser Fields

利用波长800 nm、脉宽60 fs、强度0.2 PW/cm²的强激光激发NO分子,随后通过荧光光谱检测到了处于激发态的N和O的中性碎片. 说明强激光导致的多光子激发同样可以引起NO分子的超激发,并且发生中性解离. 采用离子实解离模型,建立了NO分子的超激发态势能曲线. 提出了直接解离和预解离两种解离过程,分别对应生成N^*+O或O^*+N两个通道.     

银团簇上吸附氧原子与氢气作用的研究

The interactions between Ag_nO^-(n=1-8) and H₂ (or D₂) were explored by combination of the mass spectroscopy experiments and density function theory (DFT) calculations. The experiments found that all oxygen atoms in Ag_nO^-(n=1-8) are inert in the interactions with H₂ or D₂ at the low temperature of 150 K, which is in contrast to their high reactivity with CO under the same condition. These observations are parallel with the preferential oxidation (PROX) of CO in excess hydrogen catalyzed by dispersed silver species in the condensed phase. Possible reaction paths between Ag_nO^-(n=1-8) and H₂ were explored using DFT calculations. The results indicated that adsorption of H₂ on any site of Ag_nO^-(n=1-8) is extremely weak, and oxidation of H₂ by any kind of oxygen in Ag_nO^-(n=1-8) has an apparent barrier strongly dependent on the adsorption style of the "O". These experiments and theoretical results about cluster reactions provided molecule-level insights into the activity of atomic oxygen on real silver catalysts.     

沉淀方法及铈掺杂对铜锰氧化物催化剂催化氧化CO性能的影响

研究了铈掺杂及沉淀方法对铜锰氧化物催化剂的结构特性及室温催化氧化CO性能的影响. 使用X射线衍射、N₂吸附脱附、等离子体发射光谱、程序升温还原、紫外可见漫反射以及X射线光电子能谱等手段对各催化剂进行了表征. 发现掺杂少量的铈于铜锰氧化物催化剂中,CeO₂相高度分散并能阻止催化剂的烧结和团聚,所制得的催化剂的颗粒较小,氧化还原性能提高,比表面增大,并形成了较多的活性位点,使其对CO的催化氧化性能明显提高.     

N-甲替甲酰胺-水的氢键团簇的从头计算研究

利用从头计算方法在MP2 / 6 31+G 和MP2 / 6 311++G(d ,p)水平上对N 甲替甲酰胺 (NMF) 水氢键团簇进行了研究 .计算给出了所有中性和离子化NMF H2 O团簇的优化结构、解离通道以及解离能 .对于N 甲替甲酰胺 ,顺式结构比反式结构具有更低的能量 .对于质子化的NMF ,质子倾向于连接在甲替甲酰胺的氧原子上 .计算结果表明 ,NMF的顺式和反式构型都可以与水分子形成线型的氢键结构 .尽管NMF反式结构比顺式结构能量高 ,但由于反式结构能与水分子形成双氢键 ,因此能更稳定的存在 .N 甲替甲酰胺 水团簇电离后 ,无论顺式和反式结构均有质子化产物生成 .     

Cobalt anchored CN sheet boosts the performance of electrochemical CO oxidation

Single-atom catalysts(SACs) have attracted great interest due to their significant roles played in applications of environmental protection, energy conversion, energy storage, and so on. Using first-principles calculations with dispersioncorrection, we investigated the structural stability and catalytic activity of Co implanted CN sheet towards CO oxidation.The adsorption energy of CO and O_2 on the catalysts Co@CN and 2 Co@CN are close, thus preventing CO poisoning.Among three possible CO oxidation mechanisms, termolecular Eley-Rideal is the most appropriate reaction path, and the corresponding rate-limiting reaction barriers of the two systems are 0.42 eV and 0.38 eV, respectively.     

铂基团簇Pt3X(X=Al，Si，Cu)催化水制氢及其水解副产物氧化CO

本文基于第一性原理研究了利用具有幻数结构特点的Pt₃X(X=Al,Si,Cu)团簇仅通过一步反应就能催化分解水制氢的反应过程. 吸附物H₂O@Pt₃X团簇在波长300∽760 nm的紫外和可见光范围内有强吸收,表明太阳光可以方便地用于Pt₃X的催化水解制氢的反应. 此外,水解后滞留在团簇上的O原子可在反应活化能为0.34∽0.58 eV内与CO氧化反应生成CO₂. 这个通过氧化消除“毒性”CO的结果表明了反应副产物有能作催化剂的循环再利用能力. 本文发现生成的CO₂分子还可以在323 K的温度下脱离Pt₃X小团簇.     

Catalytic activity of Pd ensembles incorporated into Au nanocluster for CO oxidation: A first-principles study

We investigated the catalytic activity of Pd atoms incorporated into Au(111) facet through first-principles calculations, and found that the Pd monomer, dimer, and trimer are highly reactive for the reaction of CO+O₂→CO₂+Ovia association mechanism, in which an intermediate state (OOCO) is formed. Significantly, a low energy barrier (0.19-0.32 eV) was found for the formation of OOCO. The atomic oxygen left by CO+O₂→CO₂+O reaction can be removed by another CO on Pd-decorated Au cluster via Langmuir-Hinshelwood or Eley-Rideal mechanism. Our studies indicate Pd ensembles incorporated into Au(111) facet markedly improve the catalytic activity of gold nanocluster.