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(OsnN)0, ±（n=1-6）团簇结构与性能的理论研究

作　者: 吴礼清
导　师: 张秀荣
学　校: 江苏科技大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 密度泛函理论(DFT) 基态结构 稳定性 OsnN0,±（n=16）团簇 电子结构
分类号: O641.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本文采用密度泛函理论（DFT）,应用Gaussian03程序,优化了锇掺杂氮团簇(OsnN)0,±（n=16）的几何结构,研究了它们的结构稳定性和基态结构的诸多物理化学性能,对本文主要内容及结果概括如下:（1） (OsnN)0,±（n=16）团簇存在多种异构体,随着原子数增多,N原子趋向于团簇的外围端点;(OsnN)0,±（n=16）团簇表现出明显的“奇-偶”振荡和“幻数”效应,原子数为偶数时要比奇数时的稳定性要高,Os3N+、Os5N+团簇稳定性最好,n=4团簇稳定性较差;(OsnN)0,±（n=16）团簇其稳定性比纯锇团簇有显著提高。（2）对基态结构的磁学性质、NBO、极化率分析、能级分析、振动和光谱分析表明:OsN-、Os5N-团簇发生“磁矩猝灭”的现象,Os2N,Os4N0,±团簇是铁磁性的,Os原子与N原子之间属于反铁磁性耦合;团簇的NBO电荷分布情况取决于原子的相对位置,处于端点的N原子发生电荷转移要比处于中间的N原子明显;从能级分析来看:OsN的HOMO、LUMO轨道中Os原子和N原子均发生了部分的sd轨道杂化,d轨道成分偏多。OsN0,±团簇中电荷转移主要是由于Os的孤对电子轨道（供体）与N的孤对电子轨道（受体）相互作用。Os2N的LUMO轨道中Os和N原子都只有d轨道成分贡献。OsnN0,±（n=16）团簇中的IR和Raman谱中的各振动峰明显;Os5N -团簇的芳香性最强。Os5N和Os5Nˉ团簇在各自离笼状中心1.00 ?处、0.25 ?处的N I CS值受σ键的局域顺磁的影响最小。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-18
  1.1 团簇和团簇科学  11-12
  1.2 团簇的研究意义  12
  1.3 团簇的基本性质  12-14
    1.3.1 幻数和壳层结构  12
    1.3.2 表面效应  12-13
    1.3.3 量子尺寸效应  13
    1.3.4 宏观量子隧道效应  13-14
    1.3.5 光学性质  14
  1.4 锇及其混合/掺杂团簇的研究现状  14-16
    1.4.1 锇及其混合/掺杂团簇的实验研究  14-15
    1.4.2 锇及其混合/掺杂团簇的理论研究  15-16
  1.5 本研究的创新之处  16-18
第2章 理论与计算方法  18-30
  2.1 引言  18
  2.2 量子化学的发展  18-19
  2.3 密度泛函理论(DFT)  19-28
    2.3.1 ThomasFermi 模型  20-21
    2.3.2 HohenbergKohn 定理  21-23
    2.3.3 KohnSham 方程  23-24
    2.3.4 交换相关泛函  24-25
    2.3.5 局域密度近似泛函  25
    2.3.6 广义梯度近似泛函  25-27
    2.3.7 杂化密度泛函  27-28
  2.4 密度泛函计算软件  28-30
第3章 O_(sn)N0，±(n=16)团簇几何结构与稳定性的理论研究  30-40
  3.1 引言  30-31
  3.2 计算方法  31
  3.3 结果与讨论  31-38
    3.3.1 几何构型  31-35
    3.3.2 团簇的平均结合能  35-36
    3.3.3 团簇的二阶差分能  36-37
    3.3.4 团簇的离解能  37
    3.3.5 团簇的能隙  37-38
  3.4 本章小结  38-40
第4章 (O_(sn)N)0,±(n=16)团簇电子结构与光谱性能的理论研究  40-59
  4.1 引言  40
  4.2 计算方法  40-41
  4.3 结果与讨论  41-57
    4.3.1 基态构型  41
    4.3.2 (O_(sn)N)0,±(n=1~6)团簇基态结构的磁性  41-43
    4.3.3 NBO 分析  43-46
    4.3.4 极化率分析  46-48
    4.3.5 能级分析  48-50
    4.3.6 频率和光谱性质  50-55
    4.3.7 芳香特性和热力学性质  55-56
    4.3.8 电离能和亲和能  56-57
  4.4 本章小结  57-59
结论  59-61
参考文献  61-65
攻读硕士期间发表的论文  65-66
致谢  66

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 结构化学 > 化学键理论
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