鈷團(tuán)簇氧化物及硼氧分子在鉑團(tuán)簇表面吸附的密度泛函研究.pdf

1、過(guò)渡金屬團(tuán)簇與原子、小分子的相互作用在材料科學(xué)、納米技術(shù)、催化等領(lǐng)域擔(dān)當(dāng)著越來(lái)越重要的角色，引起了研究者們極大的興趣。對(duì)原子團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行深入的理論研究，不僅可以更深入地理解相關(guān)材料的局域結(jié)構(gòu)和特殊性質(zhì)，而且對(duì)探索以原子簇為基礎(chǔ)合成新的特殊功能材料具有重要的理論和實(shí)用價(jià)值。本文在綜述過(guò)渡金屬團(tuán)簇及其發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，研究了鈷團(tuán)簇氧化物和硼氧分子在鉑團(tuán)簇表面吸附兩種體系，解釋相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，為相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究提供了理論依據(jù)。

2、本文主要采用了密度泛函方法(DFT)對(duì)鈷團(tuán)簇氧化物Co<,n>O(n=1-5)以及硼氧分子在鉑團(tuán)簇表面吸附的Pt<,n>BO(n=1-4)團(tuán)簇兩種體系進(jìn)行了理論研究。研究所涉及的材料物性主要包括幾何構(gòu)型、自然布居、Mulliken布居、自然電子構(gòu)型、能隙(Egap)和磁性等。并通過(guò)計(jì)算二聚體CoO、Co<,2>、PtO、PtB和Pt<,2>等的頻率、鍵長(zhǎng)和電子親和能，將計(jì)算結(jié)果與可以得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較，首先驗(yàn)證了本文選用的雜化密度泛函

3、方法(B3LYP)的準(zhǔn)確性和合理性。在得到團(tuán)簇穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，探討了摻入的氧原子和BO分子分別與鈷團(tuán)簇和鉑團(tuán)簇相互作用導(dǎo)致電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)和磁性變化的微觀機(jī)制。通過(guò)對(duì)CO<,n>O(n=1-5)團(tuán)簇的研究發(fā)現(xiàn)團(tuán)簇的總磁矩隨團(tuán)簇尺寸的增大而增大，而平均原子磁矩出現(xiàn)振蕩趨勢(shì)；七重態(tài)的Co<,2>O基態(tài)結(jié)構(gòu)不僅具有最大的平均原子磁矩而且具有較大的HOMO-LUMO能隙；研究還發(fā)現(xiàn)不同尺寸的基態(tài)結(jié)構(gòu)的共同特征是摻入的氧原子都以氧蓋帽的方式同時(shí)與三

4、個(gè)鈷原子作用。對(duì)Pt<,n>BO(n=1-4)團(tuán)簇的計(jì)算結(jié)果表明：BO作為一個(gè)分子整體吸附于鉑團(tuán)簇，而不是斷裂開(kāi)分解的吸附于鉑團(tuán)簇，電荷由鉑原子轉(zhuǎn)移到BO分子；此外，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)Pt<,n>BO(n=1-4)團(tuán)簇的解離能和平均原子結(jié)合能都隨團(tuán)簇尺寸的增加而增加，表明Pt<,4>BO具有較大的相對(duì)穩(wěn)定性；前線軌道分析結(jié)果表明：PtBO基態(tài)結(jié)構(gòu)的HOMO能級(jí)最低，而HOMO-LUMO能隙最大，這說(shuō)明PtBO的基態(tài)結(jié)構(gòu)具有相對(duì)較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性