基于过渡态理论的团簇Ni_3B_2稳定性分析

为探究Ni-B微观结构的转化形式,通过密度泛函理论的方法,对Ni_3B_2的团簇构型进行优化,得到8种稳定构型。通过过渡态理论对稳定构型之间的转化形式进行动力学稳定性分析,结果表明,团簇最终能够稳定存在的构型按稳定性顺序依次是三角双锥1^((3))、平面五边形1^((1))和三角双锥2^((1))。

团簇Ni_3B_2热力学稳定性及其催化性质

为研究Ni-B体系的微观性质,运用密度泛函理论(DFT)方法,在B_3LYP/Lan12dz水平下对Ni_3B_2团簇构型进行优化,得到8种稳定构型,通过热力学稳定性的分析可知,三重态稳定存在比例要高于单重态。通过对构型的原子间距及键级分析表明,Ni-Ni间距在小于0.240 nm时有利于团簇稳定,原子间距在0.240 nm到0.345nm之间不利于团簇的稳定;B原子近距离(小于0.170 nm)接触有利于团簇稳定,与文献中结论相符。依据前线轨道理论讨论了各构型参与反应能力,单重态能隙差普遍要低于三重态,参与反应能力更强。既能够稳定存在又具有较强参与反应能力的是平面构型4(3)和1(1)。

团簇Ni_3B_2的成键性质和催化性能

为分析团簇Ni_3B_2的成键性质及催化性能,基于DFT理论,对优化后的8种团簇构型的电子结构和轨道杂化进行系统研究。通过对态密度图的分析,结果发现:团簇Ni_3B_2的三重态构型中,Ni-B键是由s-p-d-s轨道杂化形成的,单重态构型中,Ni-B键是由s-p-d轨道杂化形成的,因此三重态具有更好的稳定性;此外,B-B之间在空间距离较近时,以p-p的形式成键,在空间距离较远时不成键。相较于三重态,单重态构型Fermi能级两侧的峰距离更近,能隙差更低,即单重态构型催化性能优于三重态。