內(nèi)嵌金屬富勒烯的計(jì)算研究.pdf

1、碳籠結(jié)構(gòu)的確定一直是富勒烯基分子的基本問題。雖然X射線單晶衍射法是解決此問題最有效和直接的手段,但是其有限的產(chǎn)量和單晶生長(zhǎng)卻使此研究變得困難。密度泛函理論計(jì)算就成為了解決此問題的有效手段。本論文應(yīng)用Gaussian和Materials Studio量化軟件包,以密度泛函理論為主要研究方法對(duì)內(nèi)嵌不同的三金屬氮化物簇的富勒烯的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了確定。
　　 三金屬氮化物簇富勒烯(TNFs)是一類迷人的內(nèi)嵌金屬富勒烯家族。對(duì)這一種群而言,

2、最有趣的議題之一便是探討三金屬氮化物簇(M3N)如何穩(wěn)定母籠。目前大多數(shù)對(duì)于內(nèi)嵌金屬富勒烯碳籠的穩(wěn)定機(jī)理都主要基于電子轉(zhuǎn)移相互作用模型,而對(duì)于通式為M3N6+@C2n6-含有鑭系元素的TNFs來說,本文開展了關(guān)于電子相互作用與內(nèi)嵌簇還有籠的尺寸效應(yīng)的系統(tǒng)研究,從這兩方面闡述了內(nèi)嵌金屬簇與碳籠穩(wěn)定性關(guān)系。
　　 本文對(duì)含有鑭系元素的大尺寸的內(nèi)嵌三金屬氮化物簇富勒烯的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性進(jìn)行了系統(tǒng)的DFT計(jì)算。DFT計(jì)算表明,Lu3N@C8

3、8與Gd3N@C88的母籠都是對(duì)稱性為D2的C88:81738,其結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性主要取決于母籠與內(nèi)嵌簇之間的電子轉(zhuǎn)移相互作用。然而,對(duì)于La3N@C88,其母籠卻是Cs對(duì)稱性的C88:81734,La3N簇在所篩選出的籠中是錐化的,而且其結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性則由電子轉(zhuǎn)移作用和尺寸效應(yīng)共同決定。本文的計(jì)算能夠合理解釋目前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并且清晰的表明內(nèi)嵌原子簇的尺寸對(duì)M3N@C88結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性起著重要的作用。為內(nèi)嵌三金屬氮化物簇富勒烯的合成提供了有益的