高氮含量金属掺杂氮原子簇的液氮冷却-激光溅射生成研究

为了研究激光溅射-超声分子束冷却离子源结构对金属掺杂氮原子簇形成的影响,通过增加液氮冷却、缩小脉冲阀喷气孔与激光轰击靶点的距离,对常规离子源进行了改进,并研究了碱金属和第一过渡系金属掺杂的氮原子簇的生成。通过飞行时间质谱发现了锂氮簇LiN^+n(n=6,8,1 0,1 2,1 4,1 6,18)和Li2N^+n(n=8,1 0,12)、钠氮簇NaN^+n(n=2-27)、钒氮簇VM+^n(n=6,8,9,1 0,1 1,13,15)和V2N^+n(n=17,1 9,21)、铬氮簇CrN^+n(n=2,4,6,8,9,11)和Cr2N^+n(n=9,1 0,11)。实验结果表明,改进后的离子源能显著增加生成的金属掺杂氮原子簇的数量,并明显提高产物的含氮质量分数;掺杂金属的种类对所形成原子簇的组成有很大的影响,各类金属掺杂氮原子簇中丰度最高的分别为LiN^+8、NaN^+12、VN^+11和CrN^+8。

氮原子簇离子的质谱发现

氮原子簇离子的质谱发现黄荣彬，刘朝阳，黄丰，林逢辰，郑兰荪（固体表面物理化学国家重点实验室，厦门大学化学系，３６１００５）近年来，以激光等非常规手段，成功地产生了周期表上大多数元素的原子簇。关于氮原子簇的理论研究虽然进行得相当活跃￣［１］，但是至今却...

氮的四原子簇合物的从头算研究

在4－31G基组水平上，对氮的四原子簇合物：N42+，N4和N24-做了从头算研究．几何优化和振动分析表明：N24+，N4能量最低的构型分别为直线的D∞h结构和平面的D2h结构，N24-则为D4h结构，并将氮与磷的四原子簇合物做了比较．

氮杂原子簇的研究状况和发展趋势

高能密度材料(HEDM)是近年来提出的新慨念,是指单位体积/质量含有高潜能的物质,即具有高能量密度的含能材料,是用作炸药、发射药、抓进剂或火工品的高能量组分,包括单质炸药、氧化剂、含能黏合剂、含能增塑剂以及其它含能组分。高能密度材料作为化学能源以及威力体现者几乎用于所有的弹药和推进系统。而由于成键电子的位移作用,张力环化合物可以通过键长、键角的变形将内能贮存在分子中,在化学反应中释放出来。笼形化合物由于是多个张力环稠合的高度支形结构,具有更大的张力能、密度和生成焓。而氮杂原子簇由于本身结构比较复杂多变,而且很容易引入杂原子,当它引入杂原子以后,可能会具有暂时的稳定状态。而这种暂时的稳定状态原子簇分解时能放出大量的能量,因而,氮杂原子簇作为潜在的高能密度材料来研究越来越引起人们的关注。

激光溅射法生成碱金属杂氮原子团簇NaN_(n)^(+)和KN_(n)^(+)

以高纯氮气为载气和反应物,分别通过激光轰击NaF、NaCl、KF和KCl压制成的样品,生成了相应团簇NaN_(n)^(+)和KN+n,得到了团簇质谱图。其中,发现了钠杂氮团簇NaN_(2)^(+)、NaN_(4)^(+)、NaN_(5)^(+)、NaN_(6)^(+)、NaN_(8)^(+)、NaN_(9)^(+)、NaN_(10)^(+)、NaN_(12)^(+)和钾杂氮团簇KN_(2)^(+)、KN_(4)^(+)、KN_(6)^(+)、KN_(8)^(+)。质谱分析表明,氮原子数为奇数的钠和钾杂氮原子团簇不容易生成,而氮原子数为偶数的钠杂氮原子团簇和钾杂氮原子团簇较容易生成,其离子峰的相对强度随氮原子数增加而降低。

笼状N原子簇合物N_(18)的计算研究

作为一种潜在的高能密度物质,多面体N原子簇合物Nn受到了理论研究人员的关注.对N20的计算研究表明具有高对称性（Ih）的正十二面体构型具有较高的稳定性.N元素原子簇合物N16的量子化学计算研究表明:N（16）有可能存在一系列亚稳态的笼状结构这些结构可以通过N20的降解得出. 在所预测的稳定构型中,稳定性随体系对称性的升高和五元环个数的增多呈增加趋势.这些结果很自然地使人进一步提出下列问题:由N20降解一个N2单元所得的N18是否存在着稳定构型?若是存在,它们将具有怎样的能量和光谱性质?本文用量子化学 ab initio HF方法对N18作计算研究,以期对上述问题进行理论探讨.

N_5^+、N_5^-、N_8、N_(10)结构与稳定性的密度泛函理论

为了从分子水平探索典型氮原子簇化合物N5+、N5-、N8、N10的结构特征和稳定性,采用B 3LYP方法,在6-31G(d,p)基组水平下对N5+、N5-、N8、N10的结构进行了优化,得到稳定的几何构型和分子轨道。通过稳定性分析发现,N5+属V型结构,N5-属五元环结构,N8属亚稳态立方晶系结构;N5-的化学稳定性优于N5+,N10的化学稳定性优于N8。

合成超级高能量密度材料途径的探索

高能炸药的发展可以看做经TNT ,RDX ,HMX三个阶段 ,而现在进入以CL - 2 0为标志的第四个阶段 ,CL - 2 0的能量密度增益也仅大于HMX约 1 0 %;文章举出了量子化学家们对可能的超级高能量密度材料八氮杂立方烷性能所做的引人注目的计算结果 ,并强调新的氮同素异形体将是最有希望的超级高能量密度材料。最近在质谱谱线中发现了N+5 ,Christe制得了N+5 的盐。关于聚合氮Nn,n为一个很大的数字 ,N原子均以共价键相结合而成为三维的网状结构 ,它是最值得重视的 。

激光溅射法生成金属掺杂氮团簇CuN_n^+、ZnN_n^+和ScN_n^+

以高纯氮气为载气,通过激光分别轰击Cu/BN、Zn/BN和Sc/BN压制成的样品,首次生成了相应团簇CuN_n^+、ZnN_n^+和ScN_n^+,得到了团簇的质谱图,确定了CuN_n^+、ZnN_n^+和ScN_n^+团簇中最稳定的组成分别为CuN_4^+、ZnN_6^+和ScN_(12)^+。

氮笼N_(10)的量子化学计算研究

自从1985年碳笼C_(60)被发现以来,人们不仅努力探索合成新的碳笼烯类型,而且也努力探索合成其它的元素笼,其中包括氮笼。人们认为,与碳笼烯结构相似,氮笼中每个N原子与相邻的3个N原子直接相连,有类似碳笼的结构。并且有一系列各种水平的ab inito计算,探索了N_4,N_6,N_8,N_(20)等多面体氮笼的稳定构型性质。本文基于这些工作,在ab inito HF水平上计算研究了N_(10)3种构型的稳定性及其结构性质,并且为了比较,也同时计算了N_4,N_6,N_8的构型和性质,以期寻求潜在的N_(10)稳定构型及其相关性质。

TiN_(12)团簇的制备研究

以高纯氮气为载气,通过532nm的激光轰击由Ti、BN粉末混合压制成的样品,生成了钛氮团簇,确定了最稳定钛氮团簇的组成为TiN12。以四氟化钛和三甲基叠氮硅烷为原料,在液氮冷却下开展了钛氮团簇的化学法合成,对所得产物进行了IR、NMR表征,确定其结构为Ti(N3)4。用密度泛函理论(DFT)对TiN12的结构进行了优化,发现存在一种Ti(N3)4形式的具有对称的正四面体结构的稳定构型,这与化学法合成的TiN12的IR和NMR谱相符。不过,仍需进一步确定激光轰击法和化学合成法产生的TiN12是否具有相似的结构。