基于密度泛函的團(tuán)簇電子結(jié)構(gòu)及成鍵研究.pdf

1、咎短狄碩士學(xué)位論文學(xué)校代碼：10357密級(jí)：保密期限：基于密度泛函的團(tuán)簇電子結(jié)構(gòu)及成鍵研究Studies0UElectronicStructureandChemicalBondingofClustersbyDensityFunctionalTheory學(xué)號(hào)姓名一級(jí)學(xué)科二級(jí)學(xué)科指導(dǎo)教師完成時(shí)間化學(xué)分析化學(xué)程龍玖教授2017年5月謦摘要IUIIllIIIIIIIlUllIIIY3214035B是第三主族缺電子元素，其價(jià)電子結(jié)構(gòu)是2s22p1

2、。由于B團(tuán)簇?fù)碛性S多特殊的理化性質(zhì)，近些年來引起了科研工作者的廣泛興趣。Au作為第六周期、第1B族的元素，電子結(jié)構(gòu)為[Xe]5d106s1。由于金元素最強(qiáng)的相對(duì)論效應(yīng)，其團(tuán)簇在催化活性，親金作用，超精細(xì)屬性等方面具有獨(dú)特的性質(zhì)，從而在藥學(xué)、光學(xué)等領(lǐng)域起了實(shí)驗(yàn)和理論的廣泛關(guān)注。1960年代以后，隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，量化計(jì)算方法高速發(fā)展，計(jì)算化學(xué)學(xué)科進(jìn)入了新的階段。目前，密度泛函理論方法是量子化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)使用最多的方法之一。團(tuán)簇的幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)

3、化、電子結(jié)構(gòu)和各種性質(zhì)等的研究主要依賴于理論化學(xué)計(jì)算。本論文中，結(jié)合密度泛函和遺傳算法，我們優(yōu)化得到了[B，AIB。]一O=013)團(tuán)簇的低能態(tài)的異構(gòu)體。研究發(fā)現(xiàn)硼原子由0到13時(shí)，團(tuán)簇的最優(yōu)結(jié)構(gòu)是由3D構(gòu)型逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)?D結(jié)構(gòu)，且硼原子與鋁原子數(shù)目的比例主要決定了該團(tuán)簇的最優(yōu)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)；我們搭建了XAuH2(X=F，C1，Br，I)復(fù)合物，研究其因電荷轉(zhuǎn)移而形成的多中心鍵，并從多方面探討其成鍵本質(zhì)。主要研究?jī)?nèi)容如下：1、【BxAll3嘎

4、】_@=o13)二元團(tuán)簇的密度泛函理論研究本章節(jié)首先把【&A113x】一G=O13)二元團(tuán)簇作為研究對(duì)象。我們采用DFT和GA相結(jié)合的方式進(jìn)行全局搜索，得到該團(tuán)簇的最優(yōu)結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明【B，A113。]一@=O一13)團(tuán)簇的最優(yōu)結(jié)構(gòu)變化規(guī)律如下：從總體上來看，自x從0變化到13時(shí)，硼鋁二元團(tuán)簇的最優(yōu)結(jié)構(gòu)由二十面體逐漸轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)平面。當(dāng)x=07時(shí)，AI原子占多數(shù)，團(tuán)簇保持3D結(jié)構(gòu)；反之團(tuán)簇呈現(xiàn)2D構(gòu)型：團(tuán)簇結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變發(fā)生在硼原子數(shù)為7和8之間。

5、能量分析表明，當(dāng)x=1時(shí)其相對(duì)能量躁l最低，團(tuán)簇最穩(wěn)定。此外，[BAll3?！恳粓F(tuán)簇的HOMO—LUMO能級(jí)差(函一L)和垂直電離能(VerticalDetachmentEnergies，VDE)在整體上隨著B原子數(shù)量的增加而減小，表明其團(tuán)簇的穩(wěn)定性逐漸降低。在所有的團(tuán)簇中，BAIl2一團(tuán)簇的能級(jí)差最大，也表明了其穩(wěn)定性。因此文章中對(duì)BAIl2一團(tuán)簇進(jìn)行了分子軌道分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)一個(gè)B原子替代了A113一團(tuán)簇中的中心Al原子時(shí)，其超原子電子