金团簇上小分子吸附的第一性原理研究

摘要

随着计算方法和计算机技术的飞速发展,计算化学在化学研究中已经占有越来越重要的地位.其中,密度泛函方法由于计算量适中、计算精度较高,己成为计算化学领域中最重要的理论方法之一.团簇由于尺寸在原子和宏观体系之间,本身性质具有多样性和奇异性,因此成为实验和理论研究的重要对象.而其中的Au团簇,由于在催化方面独特的性质,更是受到广泛的关注.Au团簇上小分子的吸附性质,成为近年来Au团簇研究的一个重要内容.计算化学的发展,使得对较小团簇的几何构型、电子结构及许多其它性质,都可以进行第一性原理计算,从而得到更多更准确的信息.本论文的方向是利用密度泛函理论研究Au团簇上小分子的吸附特性.在第一章中,我们简要介绍了密度泛函理论的基本框架和其发展过程.在第三章中,我们用密度泛函的方法,研究了氧气分子在一价阴离子、阳离子和中性金团簇Au<,n>(n=1~6)上的吸附性质.在第四章中,我们用密度泛函的方法,研究了一氧化氮分子在一价阴离子、阳离子以及中性金团簇Au<,n>(n=1~6)上的吸附性质.在第五章中,我们用含时密度泛函方法,计算了吸附体系Au<,n>O<,2>(n=2,4,6)的低激发态性质.

目录

文摘

英文文摘

攻读学位期间论文发表情况

第一章密度泛函理论

§1.1量子化学的发展

§ 1.2密度泛函理论

§1.2.1 Thomas-Fermi模型

§1.2.2 Hohenberg-Kohn定理

§1.2.3 Kohn-Sham方程

§ 1.2.4交换相关泛函

§ 1.2.5密度泛函理论的修正与扩充

§1.3密度泛函计算软件

§1.3.1 Gaussian系列软件及Gaussian函数

§1.3.2其它软件

参考文献

第二章团簇简介

§2.1团簇的基本性质

§2.2团簇的实验研究方法

§2.2.1团簇的制备方法

§ 2.2.2团簇的检测和表征方法

§ 2.3团簇的理论研究方法

§ 2.3.1惰性元素团簇

§ 2.3.2简单金属团簇

§ 2.3.3方法小结

§2.4团簇研究的进展与展望

§ 2.5论文对团簇进行的研究及其意义

参考文献

第三章氧气分子在Au团簇上的吸附

§ 3.1研究背景

§ 3.1.1 Au团簇的基本性质

§ 3.1.2 Au团簇对CO氧化反应的催化

§ 3.1.3氧气分子在Au团簇上的吸附

§ 3.2计算方法

§ 3.3计算结果

§3.3.1阴离子Au团簇(Au-n，n=1～6)上O2分子的吸附

§ 3.3.2阳离子Au团簇(Au+n，n=1～6)上O2分子的吸附

§3.3.3中性Au团簇(Aun，n=1～6)上O2分子的吸附

§ 3.3.4频率分析

§3.4小结

参考文献

第四章一氧化氮分子在Au团簇上的吸附

§4.1研究背景

§ 4.1.1 Au团簇对NO+CO反应的催化作用

§4.1.2 NO分子在Au团簇上的吸附

§4.2计算方法

§ 4.3计算结果

§4.3.1构型优化

§4.3.2阴离子Au团簇(Au-n，n=1～6)上NO分子的吸附

§4.3.3阳离子Au团簇(Au+n，n=1～6)上NO分子的吸附

§4.3.4中性Au团簇(Aun，n=1～6)上NO分子的吸附

§4.3.5 Au团簇上NO吸附与O2吸附的比较

§4.3.6频率分析

§4.4小结

参考文献

第五章AunO2(n=2，4，6)的激发态研究

§5.1理论计算光电子能谱的方法

§5.1.1光电子能谱的基本原理

§5.1.2光电子能谱图的分析方法

§5.2研究背景

§5.3计算方法

§5.3.1含时密度泛函方法

§5.3.2本文使用的方法细节

§5.4计算结果和讨论

§5.4.1绝热电子亲和能和垂直电离能

§5.4.2光电子能谱中的振动结构

§5.4.3激发态性质

§5.5小结

参考文献

致谢