二元原子团簇和自由基氢键络合物的量子化学研究

• 作 者: 曲玉辉
• 出 处: 山东大学
• 发表日期: 2005年期
• 关键词: 二元原子团簇 自由基氢键络合物 密度泛函理论 从头算法

本论文运用高水平从头算和密度泛函理论（DFT）方法,以Al_nX_n（X=P,As;n=1-4）、Al₃B、Al_nN_n（n=3-9）二元原子团簇和HO₂自由基与HF、H₂O₂和H₂CO₃分子形成的氢键络合物为研究对象。对它们进行了详细地量子化学研究。预测了构型、谐振动频率、稳定性及其化学成键情况等重要信息。本论文的主要结果有: 1.Al_nX_n（X=P,As;n=1-4）原子团簇 首次从理论上分别详细地研究了Al_nP_n和Al_nAs_n原子团簇体系的单重态、三重态势能面。尤其对Al_nP_n和Al_nAs_n原子团簇单体、二聚体、三聚体和四聚体的构型、谐振动频率、稳定性及其化学成键情况进行了研究。另外,比较了它们与其它Ⅲ-Ⅴ主族二元原子团簇（Ga_nP_n,Al_nN_n,Ga_nN_n,B_nN_n和B_nP_n）的二聚体、三聚体和四聚体和C_2n、Si_2n原子团簇的相似性。 （1） Al_nP_n原子团簇 利用密度泛函理论（DFT）中的B3LYP方法,计算了Al_nP_n（n=1-4）原子团簇体系单重态、三重态势能面的几何构型和谐振动频率。在6-311++G（2d,2p）基组水平上,研究发现原子团簇Al₂P₂和Al₃P₃（Ⅱs,Ⅶs）的最稳定结构都是具有D_nh对称性的环状结构。对于四聚体,具有Td对称性的笼状结构的原子团簇Al₄P₄（Xs）是最稳定结构。同时探讨了原子电荷、电子组态、化学成键和团簇的稳定性。研究表明在Al_nP_n（n=1-4）原子团簇中Al-P成键起着主要作用,Al_nP_n（n=2-4）原子团簇的主要解离通道是AlP单体解离。与等价电子体Si_2n和B_nN_n相比较发现Al_nP_n（n=2-4）原子团簇与Si_2n原子团簇类似。 （2） Al_nAs_n原子团簇 对单重态、三重态Al_nAs_n（n=1-4）原子团簇体系势能面进行几何构型优化和谐振动频率计算。研究发现在与计算Al_nP_n（n=1-4）原子团簇体系同一理论水平