基于密度泛函的團簇電子結構及成鍵研究.pdf

1、咎短狄碩士學位論文學校代碼：10357密級：保密期限：基于密度泛函的團簇電子結構及成鍵研究Studies0UElectronicStructureandChemicalBondingofClustersbyDensityFunctionalTheory學號姓名一級學科二級學科指導教師完成時間化學分析化學程龍玖教授2017年5月謦摘要IUIIllIIIIIIIlUllIIIY3214035B是第三主族缺電子元素，其價電子結構是2s22p1

2、。由于B團簇擁有許多特殊的理化性質，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，電子結構為[Xe]5d106s1。由于金元素最強的相對論效應，其團簇在催化活性，親金作用，超精細屬性等方面具有獨特的性質，從而在藥學、光學等領域起了實驗和理論的廣泛關注。1960年代以后，隨著計算機的廣泛應用，量化計算方法高速發(fā)展，計算化學學科進入了新的階段。目前，密度泛函理論方法是量子化學領域內使用最多的方法之一。團簇的幾何結構優(yōu)

3、化、電子結構和各種性質等的研究主要依賴于理論化學計算。本論文中，結合密度泛函和遺傳算法，我們優(yōu)化得到了[B，AIB。]一O=013)團簇的低能態(tài)的異構體。研究發(fā)現(xiàn)硼原子由0到13時，團簇的最優(yōu)結構是由3D構型逐漸轉變?yōu)?D結構，且硼原子與鋁原子數(shù)目的比例主要決定了該團簇的最優(yōu)結構的特點；我們搭建了XAuH2(X=F，C1，Br，I)復合物，研究其因電荷轉移而形成的多中心鍵，并從多方面探討其成鍵本質。主要研究內容如下：1、【BxAll3嘎

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

5、能量分析表明，當x=1時其相對能量躁l最低，團簇最穩(wěn)定。此外，[BAll3。】一團簇的HOMO—LUMO能級差(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，表明其團簇的穩(wěn)定性逐漸降低。在所有的團簇中，BAIl2一團簇的能級差最大，也表明了其穩(wěn)定性。因此文章中對BAIl2一團簇進行了分子軌道分析，發(fā)現(xiàn)當一個B原子替代了A113一團簇中的中心Al原子時，其超原子電子