W_nH_2(n=1-6)团簇结构与性能的理论研究

采用密度泛函理论中的B3LYP方法在LANL2DZ基组水平上对H_2与W_n(n=1-6)团簇的相互作用进行了计算研究。结果表明,W_nH_2体系的最低能量结构是H2分子的解离性吸附,基本是在W_n团簇最低能量结构的基础上吸附H原子生长而成,说明吸附H原子未改变W_n(n=1-6)团簇的结构和形状;W_nH_2团簇的稳定性比W_n团簇要好;NBO分析表明,W原子比H原子对电荷调节能力稍强,较易与其他原子作用形成新的混合团簇。     

Pbn微团簇(n=20～30)及铅晶体表面过程的计算机模拟

基于Ｍｕｒｒｅｌｌ等提出的有效正体加三体展开势能函数取铅微团簇ｐｂｎ（ｎ＝２～３０）的结构及面心立体表面心立方晶体铅的表面进行也计算机模拟。发现ｐｂｎ微团簇的结构衍生规律为：依次增加一个配位的表面原子,分子表面原子,分子表面为三元环所覆盖,整个分子为畸变的四面体的密堆积：ｆ（ｃ）铅晶体的表面层原子间内压缩最为严重（最大达８％）,从第三层开始层间距的伸缩率已经很小（〈１％）。     

Pb_n微团簇(n=20～30)及铅晶体表面过程的计算机模拟

基于Murrell等提出的有效正体加三体展开势能函数对铅微团簇Pbn (n =2～ 3 0 )的结构及面心立方晶体铅的表面行为进行了计算机模拟。发现Pbn 微团簇的结构衍生规律为 :依次增加一个三配位的表面原子 ,分子表面为三元环所覆盖 ,整个分子为畸变的四面体的密堆积 ;f (c)铅晶体的表面层原子间内压缩最为严重 (最大达 8% ) ,从第三层开始层间距的伸缩率已经很小 ( <1 % )。     

论(Cl_2BN_3)_n(n=1-4)簇合物

用密度泛函论B3LYP/6-311+G*法,计算(C1_2BN_3)_n(n=1-4)簇合物的结构和性质.发现,多聚体(C1_2BN_3)_n(n=2-4)的优化构型原来是由不同子体系的叠氮基α-N和B原子相连而形成的环状结构。几何参数的比较分析还发现N_α-B、N_α-N_β、N_β-N_Υ和B-Cl的键长与聚合度密切相关,环状构型中B-N_α-B键角总比N_α-B-N_α大。同时计算所有优化构型的振动频率,将其IR谱归类.通过热力学计算,发现簇合物的稳定性为3A>3B;4A>4B.由焓变可知,从单体形成二聚体于热力学不利,而形成最稳定三聚体和四聚体的温度分别达800K和500K仍是有利的.     

4,6-双-(5-氨基-3-硝基-1,2,4-三唑-1-基)-5-硝基嘧啶(DANTNP)性能的量子化学研究

用B3LYP法,在6-31G(d,p)基组水平上计算4,6-双-(5-氨基-3-硝基-1,2,4-三唑-1-基)-5-硝基嘧啶(DANTNP)的性能,得其稳定的几何构型和键级;在振动分析的基础上求得体系的振动频率、IR谱及不同温度的热力学性质及温度对热力学性能影响的关系式。用UHF-PM3法探讨其热解机理,求得热解反应时的过渡态和活化能,发现热解始于N-H键断裂时。     

杂合型全局优化法优化Sr2+(H2O)n团簇

以半经验的势能函数描述H_2O-H_2O之间和Sr~(2 )-H_2O间的相互作用,采用杂合型全局优化法(fast hybrid global optimiza- tion algorithm,FHGOA)搜索Sr~(2 )(H_2O)_n(n=1-30)团簇的最优结构。结果表明：当n=1-8时,团簇为n_1 0结构,其中,在n_1=5-7时,优化出的团簇结构与实验结果相吻合;当n=9-19时,团簇结构为8 n_2结构;当n=20-30,团簇结构为9 n_2结构。根据实验结果推断：在Sr~(2 )水溶液中,Sr~(2 )的水化数为9,此结果和MC模拟的结果是一致的。     

(OsB)_n(n=1-6)团簇结构与稳定性的第一性原理研究

基于第一性原理,采用密度泛函理论(DFT)中的广义梯度近似(GGA)对(OsB)_n(n=1-6)团簇各种可能的构型进行了几何结构优化,得出了各团簇的最稳定构型,并对最稳定构型的能量、结合能、二阶能量差分、能隙等性质进行了理论研究。研究结果表明:n=2、3时,体系的基态结构分别为棱形和锅盖形;n=4时,体系的基态结构是对称性为T_d的立方体形状,是本文对称性最高的构型;从n=4开始立方体构型主导着团簇基态结构的生长行为,表明团簇的稳定性不仅与团簇的尺寸大小有关,还与团簇的对称性有关。团簇(OsB)_4的能隙、结合能与能量的二阶差分比邻近的值都大,说明团簇(OsB)_4有较高的稳定性,n=4是团簇的幻数。     

C_2H自由基与Cu_n~(0/-)(n=1-4)团簇的相互作用研究

采用密度泛函理论的B3LYP、BP86和PBE1PBE方法,对Cu_n~(0/-)(n=1-4)小团簇与C_2H自由基间的作用进行了研究。结果表明:在C_2HCu_n~(0/-)(n=1-4)的最稳定结构中,C_2H自由基和Cu团簇都作为整体单元存在,Cu团簇与C_2H自由基中的端基C发生相互作用。自然振动理论(NRT)和自然键轨道(NBO)计算结果表明:团簇与自由基间的相互作用主要是离子键作用。由于Cu团簇与C_2H自由基的相互作用,在红外吸收光谱中,C_2H自由基的C≡C和C-H键的伸缩振动发生了红移,而随着Cu团簇中Cu原子数目的增多,C-Cu键的伸缩振动发生了蓝移。基于含时密度泛函(TDDFT)计算。模拟了C_2HCu_n(n=1-4)阴离子最稳定结构的光电子能谱(PES)。     

NO在(Fe_2O_3)_n(2≤n≤6)团簇上吸附的密度泛函理论研究

运用广义梯度密度泛函理论(GGA)的Pcrdew-Burke-Emrnerh(PBE)方法结合团簇模型,在双数值极化函数基组DNP下,研究了(Fe_2O_3)_n(2≤n≤6)团簇的性质和NO在其上的吸附。对于(Fe_2O_3)_n团簇通过对几何构型和性质的计算发现;(Fe_2O_3)_n团簇都具有很高的稳定性并且它们的结构和成键性质都和体材料Fe_2O_3有很大的不同;NO主要以N端吸附在Fe_2O_3团簇Fe-top位。NO在(Fe_2O_3)_n团簇上吸附为化学吸附,对应于n从2~6,吸附能分别为1.792、1.976、2.799、2.963和2.536 eV。Mulliken布局分析结合NO吸附前后的态密度分析表明:吸附前后电子由NO向(Fe_2O_3)_n团簇转移,吸附时NO的5口轨道趋向于转移电子给Fd~(3+)的d轨道,使Fe位形成d~(10)稳定电子构型,同时Fe反馈电子给NO的知反键轨道,总体上为NO失去电子。     

三维蜂窝形配合物[(phen)Cu2(μ-Cl)2]n的合成、结构及量子化学研究

二氯化铜与邻菲罗啉(phen)反应,合成具有三维蜂窝形铜(Ⅰ)氯簇配合物,并经元素分析、IR和X-射线衍射表征分子结构,该化合物晶体属单斜晶系,空间群P2(1)/n,晶胞参数:a=0.373380(10)nm,b=1.93938(6)nm,c=1.68004(5)nm,β=95.315(3)°,V=1.21133(6)nm~3,Z=4,Dc=2.074g/cm~3,μ(MoKα)=3.929cm~(-1),F(000)=744,R_1=0.0403,wR_2= 0.1003[对I>2σ(I)的衍射]和R_1=0.0526,wR_2=0.1049(对所有的衍射)。共收集7359个数据,其中独立衍射点2389个,观察1817个衍射[I>2σ(I)]点可用于结构精修。配合物的Cu(1)、Cu(2)原子分别与配基原子形成变形四面体和三棱锥,氯原子桥联作用形成三维蜂窝形铜(I)氯簇配合物。利用量子化学G98W软件,在Lan12dz基组对配合物的稳定性、前沿分子轨道组成及能量进行研究。     

三元Ag-Pd-Pt团簇结构优化

改进了用于模拟二元金属团簇稳定结构的自适应免疫优化算法（称为Tri-AIOA）,并将其应用于三元金属Ag-Pd-Pt团簇的结构优化。对原子数为19的Ag-Pd-Pt团簇的优化结果表明,Tri-AIOA具有较强的优化能力和效率。该方法也被用于模拟原子数为55的Ag_nPd₄₃Pt₁₂（n=1-42）团簇稳定结构,优化结果被分为27个Mackay二十面体结构、4个五折叠饼状结构、以及11个由3个双二十面体面面相连构成的环状结构。优化结果为Ag-Pd-Pt团簇的性质研究提供了理论依据。     

BC2nB(n=1-5)的理论研究

用Gaussian94程序包,在B3LYP／6-311 G**上对线型碳链BC2nB(n=1-5)进行了研究。它们属于D∞h点群．具有特殊的结构,用电子布居分析和振动模式分析来研究这种特殊结构。振动分析表明,属于平面弯曲和面内摇摆的振动模式是简并的,并且属于g对称性的所有面内弯曲和对称伸缩模式都没有或仅有很弱的IR活性。非对称伸缩模式(∑(?))总是有特别高的IR活性。     

Theoretical study of aluminum arsenide clusters: equilibrium geometries and electronic structures of Al(n)As(n) (n=1-4)

The geometry, electronic configurations, harmonic vibrational frequencies and stability of the structural isomers of Al(n)As(n) clusters (n=1-4) have been investigated using density functional theory. For dimers and trimers, the lowest energy structures are planar cumulenic rings (IIs, VIs) with D(nh) symmetry. The caged structure with T(d) symmetry (IXs) lie lowest in energy among the tetramers. The AlAs bond dominates the structures for many isomers so that one preferred dissociation channel is loss of the AlAs monomer. The atomic charges, hybridization and chemical bonding in the different structures are also discussed. Comparisons with valence-isoelectronic Si(2n), Al(n)P(n) and Ga(n)As(n) clusters of same size, the properties of the aluminum arsenide clusters are analogous to those of their corresponding Al(n)P(n), Si(2n) counterparts. The results can explain the modification and refinement of Si phase in AlSi alloy in the molecular level.     

(C_2H)_2M_n(M=Cu、Ag、Au;n=1-4)团簇的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论的B3LYP和PBEIPBE方法,对(C_2H)_2M_n(M=Cu、Ag、Au;n=1-4)团簇的结构和性质进行了研究。结果表明:(C_2H)_2M_n(M=Cu、Ag、Au;n=1-4)簇的最稳定结构都是在C_2HM_n(M=Cu、Ag、Au;n=1-4)簇最稳定结构的基础上,又与C_2H自由基相互作用的结果。NBO计算结果表明:银与2个C_2H自由基的相互作用弱于铜和金。(C_2H)_2M_n(M=Cu、Ag、Au;n=1-4)簇最稳定结构的相互作用能均为负值,表明形成的团簇较稳定,并且出现了奇-偶振荡效应(n=1-4),含偶数个IB原子的团簇比含奇数个IB原子的团簇稳定。红外分析表明:(C_2H)_2M_n(M=Cu、Ag、Au;n=1-4)团簇中C_2H自由基的C≡C和C-H键的伸缩振动都发生了红移,随着团簇尺寸的增加(n=1-4),也出现了奇-偶振荡效应。     

苯与羰基钼相互作用的密度泛函研究

用密度泛函理论在B3LYP/LANL2DZ基组水平上自由优化(η~x-C_6H_6)Mo(CO)_n(x=1-6;n=1-5)复合物体系的可能构型及计算相互作用能,探索不同羰基数对复合物稳定性、苯和羰基钼相互作用的影响,并分析苯和羰基钼相互作用的NBO。结论(1)苯以η~6与Mo(CO)_n(n=1-3)配位形成的复合物比较稳定,但η~6配位复合物CO的个数越多,则越不稳定;(2)复合物1、2、3和10中,Mo(CO)_n与苯的相互作用拉动电荷由苯的π键电子向Mo(CO)_n的σ_(Mo-CO)~*键转移,而在复合物7中,苯的π键电子向Mo(CO)_n中Mo的孤对电子轨道d转移。