具有D_(6h)对称性的C_(36)及其衍生物电子结构的密度泛函研究

运用密度泛函方法，比较不同水平的基组（ＨＦ／６－３１１＋Ｇ＾＊；Ｂ３ＬＹＰ／６－３１Ｇ＾＊；Ｂ３ＹＰ／６－３１１＋Ｇ＾＊）对具有Ｄ６ｈ对称性的Ｃ３６分子进行构型优化的结果，并分析其几何结构、电子结构、稳定性等性质；采用基组Ｂ３ＬＹＰ／６－３１Ｇ＾＊对Ｈ＠Ｃ３６，Ｌｉ＠Ｃ３６，Ｎａ＠Ｃ３６，Ｋ＠Ｃ３６分子进行构型全优化，分析了不同内嵌原子对其几何结构、电子结构、稳定性等性质的影响；首次在Ｂ３ＬＹＰ／

难熔固体MX(M=Sc,Ti,V;X=C,N,O)电子结构和力学性质的密度泛函研究

采用密度泛函方法对 MX( M=Sc,Ti,V;X=C,N,O)固体的体相电子结构和力学性质进行了系统研究 .计算结果表明 ,对于金属原子相同的同一系列化合物 ,氮化物具有最大的体模量 ;进一步的研究可知 ,随着外界压力的增大 ,化合物由 Na Cl构型向 Cs Cl构型转变由易到难的顺序依次是氧化物、氮化物和碳化物 .本文还首次用密度泛函方法系统地计算了各化合物的能带结构和态密度 ,并对该类型化合物的导电性能进行了探讨 .

Mo-S簇合物与“松散”配位键的研究

通过对Mo3S_4[S_2P(OEt)_2]_4·H_2O的电子结构计算和分子轨道分析,讨论了Mo—S簇合物中“松散”的端基配位键的轨道组成,它们与簇胳成键性质的联系和形成机理。

(Mo_3S_4)_2M^(8+)(M=Mo,Sn,Cu_2)型夹心簇合物的电子结构研究

经对一系列夹心簇合物(H_2O)_9Mo_3S_4MS_4Mo_3(H_2O)_9^(8+)(M=Mo,Sn,Cu_2)的量子化学计算和分析,发现该簇合物是通过配体Mo_3S_4^(4+)中的多中心d-pπ轨道与中心原子键合成簇,其成簇机理与经典的以有机共轭环为配体的夹心配合物十分相似,研究了夹心簇的构型、磁性及电子光谱等性质的分子轨道本质,揭示了多中心d-pπ键的变化与簇合物性质的内在联系。

苯分子在Cu(100)面平板模型上吸附的密度泛函理论研究

使用量子化学中的密度泛函理论和平板周期模型方法,研究了苯在Cu(100)面上的吸附方式和相对稳定性.计算结果表明,苯在Cu(100)表面的吸附属于较强的化学作用,稳定性穴位优于桥位,顶位吸附最不稳定.在吸附过程中,C—C键有相对大的伸长,C—H键的键长变化较小,但是偏离苯环平面,并背离固体表面,顶位则是朝向表面.吸附过程中,发生了电子从苯向铜原子的转移.

甲醇在Au(111)表面吸附的密度泛函研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论和周期平板模型相结合的方法,对CH3OH分子在Au(111)表面top,fcc,hcp和bridge位的吸附模型进行了构型优化、能量计算以及Mulliken布居分析,结果表明top位是较有利的吸附位.吸附的CH3OH解离产生甲氧基CH3O和H,对它们在Au(111)面的吸附进行的计算表明,bridge和fcc位分别是二者的最佳吸附位.对过渡态的计算给出了CHOH在Au表面解离吸附的可能机理:首先发生O-H键的断裂,继而生成甲氧基中间体.

3d过渡金属碳化物相稳定性和化学键的第一性原理研究

采用第一性原理方法对具有NaCl相、CsCl相以及WC相结构的 3d过渡金属碳化物MC (M =Sc～Ni)的电子结构进行了详细研究 ,研究结果表明 ,对于同一类型相结构的MC化合物具有相似的能带结构 ,均可用刚性带模型来描述 ,并由此得到了三种相统一的态密度 (DOS)分布 .基于该DOS分布 ,通过分析费米能级附近DOS的大小并结合体系的结合能 ,对三种相的稳定性进行了探讨 .结果表明 ,CsCl相构型最不稳定 ;对于 3d电子数较少的MC化合物 (M =Sc～V) ,以NaCl相为稳定构型 ;对于M =Cr～Ni的MC化合物 ,则以WC相为稳定相 .此外 ,通过采用双子晶格模型 。

苯在Au(100)表面化学吸附的周期性密度泛函理论研究

采用局域密度泛函理论(LDA)的VWN方法,结合周期平板模型,在DNP基组下,研究了苯分子在Au(100)面的吸附情况.构型优化的结果表明,苯分子在穴位吸附活性最高,吸附能为-184.8～-184.3kJ·mol-1,苯环发生扭曲,C—C键明显拉长,出现了介于苯和1,4-环己二烯之间的船状构型,船头的2个C原子从sp2杂化重新进行sp3杂化.苯分子在桥位和顶位的吸附活性较低,吸附能分别为-156.7～-145.3kJ·mol-1、-116.5～-117.0kJ·mol-1,苯分子构型有稍微的改变.轨道分析的结果还表明,吸附之后苯分子的轨道简并度降低,苯分子的LUMO轨道和邻近Au原子的dz2轨道叠加比较好,两个对位的C原子以双σ键形式连接到表面邻近的Au原子上.

Cu(100)表面吸附HCN和HNC的密度泛函研究

采用密度泛函方法 ,以原子簇Cu14 为模拟表面 ,对氢氰酸 (HCN)和异氰酸 (HNC)在Cu( 10 0 )表面上不同吸附位的吸附情况进行了研究 .结果表明 :HCN和HNC分别通过原子N和C垂直吸附在表面上时 ,顶位是其最佳吸附位 ,且是吸附能为 18 5kJ·mol-1和 42 6kJ·mol-1的弱吸附 ,计算结果与实验相符 .C—N(HCN)键或N—C(HNC)键偏离垂直的分子轴线的吸附体系均不稳定 .顶位吸附时HCN和HNC分子的C—N键振动频率均发生蓝移 .

椅型碳纳米管吸附氢原子电子结构的密度泛函研究

采用密度泛函方法对氢原子在(5,5)椅型碳纳米管上的吸附进行了研究,分别考察了氢原子覆盖度为5%和10%时的构型和吸附能.研究结果表明,H原子吸附在管外壁要比管内壁能量上更为有利,同时第二个H原子倾向于吸附在前一个H原子的吸附位置邻近的碳原子上.由能带计算结果得知,吸附一个H原子时,椅型碳纳米管将由导体转变为半导体;当第二个H原子处在偶数位时,纳米管仍保持较好的导电性能,而吸附在奇数位时将使管的传输能力减弱.本文进一步通过分析纳米管π共轭体系的分布情况对管传输性质的变化进行解释.

MgO缺陷和不规则表面吸附CO的能带和电子结构研究

采用从头算程序优化MgO表面三种不同配位位置吸附CO构型,并用扩展休克尔紧束缚(EHT)晶体轨道方法对MgO的缺陷和不规则表面吸附CO的可能构型进行能带计算,讨论了能带结构及组成,不同构型吸附前后能带和成键性质的变化,以及吸附前后的电荷转移和吸附键的变化规律.研究结果发现,CO的C端更有利于在MgO固体表面的吸附,具有氧缺陷结构的MgO更有利于吸附分解CO.

苯在Ag(100)表面吸附的周期性密度泛函理论研究

采用量子化学中的密度泛函理论结合平板周期模型方法,研究了苯在Ag(100)面上的吸附方式和相对稳定性.通过对不同吸附位置的吸附能和几何构型参数的比较发现,苯在Ag(100)表面的吸附属于较强的化学作用,穴位吸附的稳定性优于桥位,顶位吸附最不稳定.吸附的苯分子的平衡构型发生扭曲,C-C键有较大程度的伸长;C-H键的键长基本不变,但是偏离苯环平面,并背离Ag(100)表面.在吸附过程中,电子由苯向表面银原子转移.本文给出了详细的轨道示意图和电荷布居分析,并且与相关的实验和理论研究结果进行了比较.

SnO_2(110)弛豫表面构型与电子结构的第一性原理研究

采用基于第一性原理的密度泛函方法对SnO2(110)表面的构型和电子结构进行了系统研究.结果表明,与理想表面相比,表面弛豫导致表层五配位Sn原子向体相方向位移,六配位Sn原子以及表面氧原子往真空方向移动,而桥氧原子位置基本保持不变.当表面厚度小于3nm时,表面能和表层原子的弛豫大小随着层数的增加出现振荡现象.由能带计算结果得知,以桥氧的2py/2pz轨道为主要成分的能带出现在体相的带隙中.进一步考察了弛豫对表面电子结构的影响.

2-羟基吡啶与水氢键作用的理论研究

本文采用量子化学的Hatree-Fock方法和密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6-31G(d)水平上,研究了2-羟基吡啶分子(Hy)及其酮式互变异构体2(1H)-吡啶酮(Py)与水的相互作用。考察它们之间在形成Hy…H2O,Py…H2O,Hy…Hy,Py…Py和Hy…Py等复合物前后的能量变化和分子结构参数变化特点。计算结果表明,在这些复合物中都形成了较强的氢键作用,在水合物中,Py与水形成复合物时能量降低较多,与实验结果一致。经过零点振动能(ZPVE)和基组叠加误差(BSSE)校正后的复合物离解能分别为38.3,40.8,73.0,82.7和71.1 kJ/mol(B3LYP/6-31G(d)),水合物的离解能远小于二聚体复合物,而酮式结构的二聚体的离解能最大。

NiO催化甲酸分解机理的密度泛函研究

在B3LYP/ 6 311G(d)水平上研究了NiO催化的HCOOH→CO +H2 O和HCOOH→CO2 +H2 两个反应的单态势能曲线 .结果表明 ,在NiO上甲酸容易解离吸附形成甲酸盐HONiOCOH ,甲酸盐的分解是上述两个反应的速率决定步骤 ,这两个反应的活化能大致相当 .在脱水反应中 ,HCOOH和NiO之间存在着氧交换 ,但脱氢反应中不存在氧交换 .甲酸盐发生脱氢反应还是脱水反应取决于甲酸盐是用其羟基中的H还是用O去进攻甲酸根中的H原子 .

尿酸分子互变异构体平面构象的理论研究

使用半经验量子化学中的AM1方法、从头计算Hartree-Fock理论(在3-21G*水平)和密度泛函理论中的B3LYP方法(使用6-31G(d)基组),研究了尿酸分子的所有35种互变异构体.计算结果表明,三羰基互变异构体是所有异构体中能量最低的,其次为单羟基异构体和双羟基异构体,而含有三羟基的互变异构体相对能量最高.随着羟基数的增加,C-N键的平均键长从1.395?逐渐缩短到1.351?,而C-C键的平均键长基本保持不变(1.400~1.406?).

γ-TiAl中掺杂原子取代位置的量子化学研究

用(EHT)紧束缚能带计算方法计算了g -TiAl及其掺杂合金的原子间成键强度,并依据键强度建立了判断掺杂原子取代位置的模型。掺杂原子的位置应根据取代前后的键强度相近的取代方式进行确定。模型预测的结果与场理论方法的结果是一致的,也与实验结果基本相符,据此能够定性判断掺杂原子的取代位置。

TiO_2(110)面的弛豫结构及吸附O_2的密度泛函研究

采用DFT/B3LYP方法研究了TiO2 ( 110 )的完整和氧缺陷表面的弛豫构型 ,并对O2 在氧缺陷表面的三种可能吸附构型进行了优化 ,计算了它们的吸附能、振动频率和重叠布居 .分析并预测了吸附后可能产生的物种 .本文的计算结果与XPS 。

有限长锯齿型碳纳米管的电子结构与管径效应

在B3LYP/6-31G//PM3水平上对一系列有限长锯齿型碳纳米管(n,0)(n=6～11)的构型和电子结构进行了研究.结果表明,最高占据轨道(HOMO)与最低空轨道(LUMO)间的能隙(Eg)随着管径的增大出现随奇偶n值的振荡变化,随着管长的增加呈单调减小的趋势;前线轨道波函数的成键结构随管径的变化而变化,但并不随管长的变化而改变,HOMO的成键性质与几何结构之间存在对应关系.

有限长椅型(5,5)碳纳米管吸附氟和氢的理论研究

使用半经验PM3方法, 对(5, 5)椅型单壁碳纳米管的H和F吸附做一系列计算, 模型采用含120C, 130C, 140C的两端开口的(5, 5)管, 吸附原子从2到30个。计算结果表明F与H有类似的吸附规律, 但是, 在各种吸附构型的稳定性上, F吸附比H吸附的差别较为显著。H, F的吸附排列在50 %覆盖度下更倾向于沿管轴的锯齿状连续排列, 而非垂直于管轴的环状排列, 这些吸附排列结构与各纳米管骨架模型前线轨道拓扑图存在对应关系。