VOx(x=1～5)团簇结构与稳定性的DFT研究

用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,V的内层10个电子用相对论有效实势(RECP)近似,氧原子用全电子基组6-311++g(d),V的价电子用lanl2dz基组,对气态VOx(x=1～5)分子的几何构型、振动频率、垂直电子亲和能、垂直电离能和能级分布进行了理论研究.该系列分子的基态电子态为:VO(4Σ),VO2(2A1),VO3(2A"),VO4(2A2),VO5(4B2).VOx(x=3～5)分子的基态都是立体结构,存在明显的John-Teller和Renner-Teller效应,对称性降低,稳定性增加.VOx(x=1～4)时,它们的第一垂直电离能随氧原子数增加而增加.VO3(2A″)分子的垂直电子亲和能最大,对电子的吸引力最大.VOx(x=1～4)分子的最高占据轨道随氧原子数增加而降低,但从VO4到VO5却没有这个规律.从电子跃迁来看,该系列分子中VO4最稳定,VO最不稳定.该系列分子基态的平均VO键键长随氧原子数增加而增长.

第一性原理对VO_x^(1-)(x=1～5)阴离子团族结构及稳定性的研究

用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,V的内层10个电子用相对论有效实势(RECP)近似,氧原子用全电子基组6-311++g(d,p),V的价电子用lanl2dz基组,对气态VOx1-(x=1~5)分子的几何构型、振动频率、垂直电子亲和能、垂直电离能和能级分布进行了理论研究.该系列分子的基态电子态为:VO1-(3Σ),VO21-(3B1),VO31-(1A′1),VO41-(1A1),VO51-(3A).VO31-分子基态的几何构型为平面分子,没有John-Teller效应或Renner-Teller效应.而VO41-、VO51-分子的基态都是立体结构,存在明显的John-Teller和Renner-Teller效应,对称性降低,稳定性增加.该系列分子离子基态结构的垂直电离能分别为:1.052eV,2.085 eV,4.690 eV,4.460 eV,5.046 eV,该结果表明该系列分子离子的氧原子数从3增加到5时,垂直电离能没有明显改变.垂直电子亲和能也大致有这个规律,但由于该系列分子离子是负离子,对电子有排斥,它们得到一个电子都需要外加能量,其垂直电子亲和能都为负值.VO51-(3A)的垂直电子亲和能最大,吸收一个电子需要的能量最小.能级分布研究表明:VO21-比VO1-稳定,氧原子数从3增加到5,稳定性没有明显变化.