【摘 要】
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本文对基于Ih-C80和D5h-C80的内掺金属富勒烯Ti2@C80、Sc3N@C80进行了理论研究，主要分析了他们的几何结构和电子结构。计算过程借助基于密度泛函理论的Dmol3软件包，采用BLY
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本文对基于Ih-C80和D5h-C80的内掺金属富勒烯Ti2@C80、Sc3N@C80进行了理论研究，主要分析了他们的几何结构和电子结构。计算过程借助基于密度泛函理论的Dmol3软件包，采用BLYP交换关联势和dnp基组。几何结构分析表明掺入Ti2、Sc3N后，C80碳笼都只发生了细微的膨胀，因此，虽然掺杂之后对称性都发生了变化，但是Ti2@C80、Sc3N@C80中碳笼的对称性与掺杂之前很接近，在核磁共振(NMR)试验中仍能观察到具有Ih和D5h对称的特征谱线。由满足独立五边形规则的C80富勒烯七种异构体中最不稳定的Ih-C80掺杂形成的Ih-Ti2@C80、Ih-Sc3N@C80成为最稳定的，同时说明通过掺杂能够增加富勒烯的稳定性。电子结构分析表明掺入Ti2、Sc3N后，使得原先的对称性遭到破坏，从而导致原先的能级结构随之发生了变化，能级分裂，能隙均有所增加，这也是掺杂之后稳定性增强的原因之一，此外，与内掺碱金属不同，能级的变化并不是刚带填充的。掺杂之前Ih-C80没有磁性，而D5h-C80约有2μB的磁矩，Ti和Sc的电子组态分别为3d24s2、3d14s2，因此他们分别有2μB和1μB的磁矩，掺杂之后，Ti和Sc的磁性淬灭，D5h-C80的磁性也完全淬灭。通过Mulliken电荷分析和(C80)-m(m=1-6)的结合能、能隙的比较得知，Ti2、Sc3N均转移约2个电子给C80。Ih-Ti2@C80、D5h-Ti2@C80、Ih-Sc3N@C80、D5h-Sc3N@C80的垂直离化能(VIP)、垂直亲和能(VEA)、整体硬度η和绝对电负性χ的研究发现，基于D5h-C80的内掺金属富勒烯比基于Ih-C80的内掺金属富勒烯容易被氧化，而难于被还原，他们对自身电子的束缚能力有所差异，因此我们可以推测他们之间可以形成聚合物。
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