锇团簇及其硼化物的密度泛函理论研究

摘要

本文采用了DMOL3软件中的密度泛函理论(DensityFunctionalTheory,DFT)研究了Osn(n=17-22)、OsnB(n=11-20)和OsmBn(m+n≤5)团簇的结构和性能。其主要内容如下：
　　(1)运用广义梯度近似下的PW91泛函，计算了Osn(n=17-22)团簇的结构与磁性。研究结果表明，当尺寸为n=17-18时，Osn团簇的基态构型趋向于以密排六方为基础的扁平的笼状结构，而当 n=19-22的时候，团簇更趋向于球型的笼状结构。通过稳定性分析发现，当n=18的时候团簇体系更为稳定，说明n=18为幻数结构。从电子自旋密度图可以发现当n=17-18时，总磁矩的贡献主要来源于体系构型的外围原子上，而当n=19-22的时候，笼状结构里的原子对总磁矩贡献较大。通过对体系进行红外光谱分析发现，Os18和Os22团簇的最高峰振动强度相对较大，最高峰值大都集中在100-200 cm-1之间。
　　(2)通过密度泛函理论中的广义梯度近似计算了OsnB(n=11-20)团簇的结构、稳定性、电子性质和磁性。Os12B,Os15B,Os17B和Os19B团簇的稳定性相对较高。Os12B、Os15B和Os17B团簇的赝能隙较大，表明其具有较强的化学键和稳定性。在所有团簇中Os14B团簇的磁矩最大，也就是说明其磁性最大。B原子的局域磁矩对整个体系的磁性影响较小。当n=11-17时，OsnB团簇的红外光谱强峰数量相对较少，当n≥18时，强峰数量明显变多，这可能是由于Os18以后团簇体系整体的结构发生变化，主体官能团变为球形的笼状结构的缘故。
　　(3)采用密度泛函理论对OsmBn(m+n≤5)团簇进行了系统的研究。在中性OsmBn(m+n≤5)团簇中，当原子数为2-4时，OsmBn团簇都是平面构型，当原子数为5的时候，除了纯B团簇其余都是三维立体构型。随着Os原子数目m的增加体系的电负性和绝对硬度逐渐减小，说明体系束缚电子的能力逐渐下降，电荷越来越容易转移。在红外光谱的研究中可以发现Bn团簇峰值的强度明显强于Osn团簇的强度，Os-B杂化团簇中除了OsB3团簇的强峰较多，其余的均较少。整个团簇体系的峰值强度随着原子数目的增多而有上升趋势。

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第1章 绪论

1 .1 引言

1 .2 团簇

1 .3 团簇的国内外研究现状及其研究意义

1 .4 本文的创新点

第2章 理论基础与计算方法

2 .1 量子化学

2 .2 密度泛函理论

第3章 Osn（n=17-22）团簇的结构与磁性

3 .1 引言

3 .2 理论方法

3 .3 结果与讨论

3 .4 本章小结

第4章OsnB (n=11-20)团簇的结构与磁性

4 .1 引言

4 .2 理论方法

4 .3 结果与讨论

4 .4 本章小结

第5章 OsmBn0,± (m+n≤5)团簇几何结构与电子性质

5 .1 引言

5 .2 计算方法

5 .3 结果与讨论

5 .4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位论文期间发表的学术论文

致谢