PtnN0,±(n=1-5)团簇结构与性能的理论研究

摘要

纳米材料的一些特殊性质可以通过改变作为纳米材料的基本单元团簇的组成、结构以及尺寸等进行设计从而得到，因而对于团簇的基态构型、稳定性、光谱特性以及电子性质的理论研究一直是设计新型纳米材料的重要课题之一，对于制作具有特定性能的新型材料具有重大的意义。本论文采用密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)，使用Gaussian03软件包，优化了团簇PtnN0,±(n=1-5)的几何结构，得到了它们的稳定构型，研究了其基态构型的物理和化学性能，其主要内容和结果概括如下： (1)采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法在LANL2DZ基组水平上对PtnN0,±(n=1-5)团簇的各种可能构型进行了几何结构优化，然后通过比较各个尺寸下不同异构体稳定结构的能量，确定了基态结构并对基态结构的稳定性、能隙进行了理论分析。分析结果表明：对于PtnN0,±(n=1-5)团簇，从平均结合能角度看，中性和阳离子团簇，随着原子个数的增多，平均结合能呈现依次增长的趋势，表明热力学稳定性越来越好。对于阴离子团簇,团簇Pt2N－和Pt3N－平均结合能最大，表明热力学稳定性最好；从能量二阶差分、一阶能量差分分析，团簇Pt2N0,±的化学活性较弱，稳定性较强；生成焓的数值均为负值，说明生成的团簇均是放热反应，热力学的稳定性都是稳定的；从能隙角度看，PtN团簇的化学活性最强，PtNˉ团簇的化学稳定性最强。 (2)对PtnN0,±(n=1-5)团簇的基态构型的光谱性质和电子结构等相关性质进行了理论研究，研究结果表明：从光谱分析显示，团簇Pt5N0,±的IR和Raman谱中的振动峰最多，Pt2Nˉ的IR光谱的振动峰最强，Pt3Nˉ的Raman光谱的振动峰最强；团簇Pt2Nˉ、Pt3N±以及Pt4N±发生了“磁矩猝灭”现象；从芳香性分析，团簇Pt2N、Pt2Nˉ以及PtnN0,±(n=4、5)具有芳香特性，团簇Pt4N、Pt5N0,+团簇的芳香性较强；从NBO分析，N原子在形成团簇时得到电荷，而对于Pt原子，情况较复杂，电荷有得有失；从极化率张量的平均值看，中性和阳离子团簇原子间的成键相互作用随n的增加而增强，Pt4Nˉ原子间的成键相互作用最强。 综上所述，本文首次对PtnN0,±(n=1-5)团簇基态的物理、化学性质进行系统的研究，此研究为寻找新的功能材料具有一定的理论指导意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪 论

第2章 理论基础及计算方法

第3章 PtnN0,±(n=1-5)团簇结构与稳定性的理论研究

第4章 PtnN0,±(n=1-5)团簇光谱性质与电子结构的理论研究

结 论

参考文献

攻读硕士期间发表论文

致 谢