砷原子团簇结构的量子化学密度泛函理论研究

采用密度泛函理论的三种方法 :局域自旋密度近似SVWN、梯度修正BLYP、杂化密度泛函B3LYP ,优化了中性Asn、负离子Asn-(n =2～ 5 )的结构 ,在优化结构基础上计算了它们的振动光谱 ,获得它们稳定的最低能量态的结构 .其中中性Asn(n =2～ 5 )的稳定结构的计算结果 ,与已有的理论结果以及实验数据进行了比较 .而对负离子Asn-(n =2～ 5 ) )的稳定结构作了预言 .同时计算了Asn(n =2～ 5 )的绝热电子亲和能 (EAa) ,与有关光电子谱学的实验值符合较好 .     

铝原子正离子团簇Al+5稳定结构的理论研究

采用密度泛函理论的4种方法杂化密度泛函B3LYP与B3PW91, Perdew-Wang91交换与关联泛函WP91PW91、局域自旋密度近似SVWN, 研究了铝原子正离子团簇Al+5的多种可能结构, 找到了一种新的最稳定的结构与自旋态, 即单重态三维C2v结构, 并对上述4种DFT方法在结构优化与频率计算方面作了比较与讨论.     

原子团簇的稳定结构和幻数

原子团簇介于原子分子和宏观凝聚物质之间 ,一般产生于非平衡条件 ,其结构和性质随所含原子数目而变化。当含有某些特定原子数时 ,团簇特别稳定 ,这就是“幻数”。本文重点讨论几种典型团簇的幻数及其演变规律 ,说明“幻数”是团簇的基本属性之一及其与键合方式的关系     

原子团簇的稳定结构和幻数

原子团簇介于原子分子和宏观凝聚物质之间 ,一般产生于非平衡条件 ,其结构和性质随所含原子数目而变化。当含有某些特定原子数时 ,团簇特别稳定 ,这就是“幻数”。本文重点讨论几种典型团簇的幻数及其演变规律 ,说明“幻数”是团簇的基本属性之一及其与键合方式的关系     

钠原子团簇的碰撞动力学

采用紧密结合的分子动力学模型，对第一个满壳附近（ｎ＝８）钠原子团簇碰撞Ｎａｎ＋Ｎａｎ的动力学性质进行了系统性研究。对有限温度下的多次模拟事件，在各种碰撞参数与不同轰击能量时，双团簇（Ｎａｎ）２的稳定性进行了研究。并发现，当质心系单原子能量为０．０２５ｅＶ时，对中心碰撞，（Ｎａ８）２能够存在３０００ｆｓ，而对周边碰撞，（Ｎａ８）２能够存在１００００ｆｓ；不管对中心碰撞还是对周边碰撞，在较低的轰击能量下，这种暂态双团簇结构具有较长的寿命；在相同的单原子轰击能量和相同的碰撞参数，（Ｎａ８）２和（Ｎａ９）２的动力学寿命没有差别，只是（Ｎａ８）２比（Ｎａ９）２的温度更低。     

原子团簇P10模型的理论计算

用分子图形学方法设计出２６种Ｐ１２模型,并对其进行了分子力学、ＰＭ３半经验量子化学和Ｈａｒｔｒｅｅ－Ｆｏｃｋ从头算优化。在Ｐ１０原子团簇模型设计中,磷原子采用一、二、三或四配位。大部分Ｐ１０的模型是在Ｐ９＾＋和Ｐ８的模型上分别增加、,２个原子生成的。这些模型包括１５种在势能面上局域极小点和１１种鞍点（或过流态）。从模型优化后的能量比较可知,２个四面体Ｐ４与１个Ｐ２通过４个单键连接的桥式结构最稳定。     

钴原子团簇电子结构的理论研究

应用多重散射自治场理论对钴原子团簇(N=3—13)的电子结构进行了理论研究.通过电离阈值在不同构型、不同组态的理论值与实验值的对比,初步探讨了合适的电子组态及团簇构型.根据电子组态的局域3d价电子布局,发现钴团簇的平均原子磁矩,总体来说随原子数增加而下降.根据团簇构型,推测了钴原子团簇的稳定性及多种生长方式. 关键词：     

碱金属钠原子修饰硅原子团簇的结构及储氢性能研究

提出碱金属钠原子修饰笼形Si_6团簇的结构模型,采用密度泛函理论(DFT)研究钠原子修饰笼形Si_6团簇的结构及储氢性能.研究结果表明,氢分子与笼形Si_6团簇表面相互作用很弱,氢分子在其表面容易脱附.采用钠原子修饰笼形Si_6团簇后可有效避免氢分子的脱附,并且钠原子在笼形Si_6团簇的表面不发生团聚,有利于氢分子在其表面吸附和循环利用.研究发现在两个钠原子修饰笼形Si_6团簇的结构中,每个钠原子可以有效吸附六个氢分子.计算得到Na2Si_6团簇结构储氢的质量分数高达10.08 wt%,且氢分子的平均吸附能约为0.837 kcal/mol.可见,实现钠原子修饰笼形Si_6团簇结构在常温常压条件下储氢是有可能的.     

碱金属原子团簇的电子能谱与吸收光谱

苟清泉在前文中［１］，从理论上阐明金属原子团簇的公有化电子能谱具有分裂能级的特点，因而具有吸光的特性，并计算了Ｃｕ与Ａｌ的金属原子团簇的吸收光谱。现进一步用此理论计算碱金属团簇的电子能谱与吸收光谱。     

铝原子团簇Al5、Al5-和Al5+稳定结构的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论的四种方法 :杂化密度泛函B3LYP与B3PW 91、Perdew Wang91交换与相关泛函WP91PW91、局域自旋密度近似SVWN ,研究了Al5、Al5-和Al5+ 团簇的多种可能结构 ,找到了它们稳定的结构与自旋态 ,与已有的理论结果作了比较 ,并计算了Al5-的绝热与垂直电子离解能、Al5的绝热与垂直电离势 ,同有关的实验数据比较 ,符合较好 .同时对四种密度泛函方法的计算结果作了一些比较与讨论     

Na3B3Hn团簇的结构与电子特性

使用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法在6-311+g(d)基组水平上对Na3B3Hn团簇各种可能的构型进行几何优化,预测了各团簇的最稳定结构: 并对最稳定结构的平均结合能(Eb),二阶能量差分(Δ2E)和能隙(Eg)等进行了理论研究。结果表明: 随着氢原子数的增加, Na3B3Hn团簇的结构由平面转变为复杂的三维立体结构; Na3B3Hn团簇的平均结合能、二阶差分能和能隙等均表现出明显的“奇-偶”振荡和“幻数”效应; Na3B3H8, Na3B3H12, Na3B3H18和Na3B3H20团簇稳定性大于Na3B3Hn中的其他团簇, 为Na3B3Hn团簇中最稳定的几种团簇。     

BnTi(n=1-12)团簇的结构, 电子性质和磁性

利用密度泛函理论广义梯度近似方法得到了BnTi(n=1-12)团簇的基态结构, 并讨论了电子性质和磁性质. 结果表明, n≤5 时, BnTi 基态结构呈平面或准平面, n>5 时, Ti 原子倾向于与较多的B 原子成键而呈三维结构. 由二阶能量差分得出B3Ti, B5Ti, B10Ti 为幻数团簇. Mulliken 布居分析显示BnTi 团簇中电荷由Ti 原子向近邻B 原子转移且以共价键与离子键共存; 除BTi 磁矩为5 μB 外, 其余团簇磁矩处于0-2 μB 之间; 团簇总磁矩主要由Ti 原子的3d 轨道和个别B 原子提供. B3Ti和B7Ti 团簇中, B 原子表现为反铁磁性.     

BnTi(n=1-12)团簇的结构, 电子性质和磁性

利用密度泛函理论广义梯度近似方法得到了BnTi(n=1-12)团簇的基态结构, 并讨论了电子性质和磁性质. 结果表明, n≤5 时, BnTi 基态结构呈平面或准平面, n>5 时, Ti 原子倾向于与较多的B 原子成键而呈三维结构. 由二阶能量差分得出B3Ti, B5Ti, B10Ti 为幻数团簇. Mulliken 布居分析显示BnTi 团簇中电荷由Ti 原子向近邻B 原子转移且以共价键与离子键共存; 除BTi 磁矩为5 μB 外, 其余团簇磁矩处于0-2 μB 之间; 团簇总磁矩主要由Ti 原子的3d 轨道和个别B 原子提供. B3Ti和B7Ti 团簇中, B 原子表现为反铁磁性.     

Ca掺杂的氧化铍纳米管吸附H2O和NH3的选择传感特

通过密度泛函计算, 借助NH₃和H₂O分子对未掺杂以及钙掺杂的BeO碳纳米管的结构和电传导性进行了研究. 结果发现,NH₃和H₂O分子可以吸附在纳米管侧壁的Be原子上,吸附能分别为约36.1和39.0 kcal/mol. 态密度分析显示BeO纳米管的电传导性在吸附后稍有变化. 对于NH₃和H₂O分子,纳米管表面的钙原子替换Be原子可使吸附能分别增加约7.4和14.7 kcal/mol. 与未掺杂纳米管不同的是,钙掺杂BeONT吸附NH₃和H₂O分子的电传导性更加敏感,且H₂O分子比NH₃分子更敏感.     

CO adsorption on the Cu(1 1 1) surface: A density functional study

The adsorption of CO on the Cu(1 1 1) surface has been studied with ab initio density functional theory. The adsorbate-metal system was analyzed with the local density approximation, the gradient corrected functional of Perdew and Wang and the B3LYP hybrid functional, for comparison. A slab model was used for the pattern at a coverage of 1/3. The local density approximation and the gradient corrected functional give the fcc site as the favorable adsorption site. In contrast, the B3LYP functional results in the preference of the top site, in agreement with the experiment. These results confirm the suggested explanation for the failure of standard functionals, based on the position of the highest occupied and lowest unoccupied molecular orbital. The results of total energy calculations are presented, together with projected densities of states and Mulliken populations. In addition, the basis set superposition error is discussed for CO/Cu(1 1 1) and for CO/Pt(1 1 1).     

WO4- 团簇的氧原子和分子吸附

采用密度泛函方法研究了WO4团簇阴离子和中性分子的性质．WO4-的最稳定的两个构型对称性为C2v和D2h，两者的四个氧原子都是以原子吸附的形式直接接在钨上的．还发现以前实验上预言的WO4 团簇的双氧分子吸附构型其实是WO4-团簇的一个亚稳态同分异构体．这个同分异构体的几何、振动和电子结构性质与实验结果符合的很好．同时还利用含时密度泛函来计算WO4中性分子的低能激发态，并对光电子能谱做了指认．为了解释实验上为什么可以观测到这个亚稳态，提出了合成WO4时的两种可能的反应机制．     

Density Functional Study of Cationic and Anionic Ag_mCu_n (m + n ≤ 5) Clusters

The structural and energetic properties of bimetallic Ag m Cu n clusters (m + n ≤ 5) in the cationic and anionic charged states have been investigated by density functional theory with relativistic effective core potentails.The stable cationic pentamers have three-dimensional structures in contrast to anionic clusters assume planar structures.For the given cluster size the electron affinities decrease as the Cu content increases,while no clear trend can be found in adiabatic ionization potentials.The binding energy per atom also increases with the increasing Cu content and follows the order anion cation.The most probable dissociation channels of the clusters considered are also discussed.     

TiGen-(n=7~12)团簇的光电子能谱及密度泛函理论研究

利用光电子能谱及密度泛函理论计算对TiGe_n^-(n=7~12)团簇的几何结构及电子特性等进行了系统研究. 对于TiGe_n^-负离子及中性TiGe_n,在n=8时出现了钛原子半内嵌的船型结构;在n=9~11时,新增的锗原子加盖到这种船型结构上,逐步形成钛原子完全内嵌的结构. TiGe₁₂^- 团簇具有一种钛原子内嵌的变形六棱柱结构. 自然布居分析结果显示,对于n=8~12的TiGe_n^-/0 团簇,随着内嵌结构的形成,有电子从锗原子转移到钛原子,说明其电荷转移方式与结构演变密切相关.     

Mg2Ni分子的结构和势能函数

采用密度泛函B3LYP方法在6-311+g(d,p)基组水平上对MgNi、Mg2和Mg2Ni分子的各种可能的结构进行优化,得到了它们的几何构型、平衡核间距、离解能和谐振频率.采用最小二乘法拟合MgNi和Mg2分子的Murrell-Sorbie势能函数,在此基础上导出光谱数据和力常数.通过多体项展式理论导出Mg2Ni分子的解析势能函数,并绘出了Mg2Ni分子的等值势能面,其等值势能面正确地反应了基态Mg2Ni分子的平衡构型特征.     

F−, Cl−, Li+ and Na+ adsorption on AlN nanotube surface: A DFT study

Adsorption of two anions (F⁻ and Cl⁻) and two cations (Li⁺ and Na⁺) on the surface of aluminum nitride nanotubes (AlNNTs) is investigated by density functional theory. The reactions are site-selective, so that the cations and anions prefer to be adsorbed atop the N and Al atoms of the tube surface, respectively. The adsorption energies of anions (−4.46 eV for F⁻ and −1.12 eV for Cl⁻) are much higher than those of cations (about −0.17 eV for Li⁺ and −0.12 eV for Na⁺) which can be explained using frontier molecular orbital theory. It was found that the adsorption of anions may facilitate the electron emission from the AlNNT surface by reducing the work function due to the charge transfer occurs from the anions to the tube. It has been predicted that in contrast to the cations the adsorption of anions also obviously increases the electrical conductivity of AlNNT.