內嵌金屬富勒烯的計算研究.pdf

1、碳籠結構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,但是其有限的產量和單晶生長卻使此研究變得困難。密度泛函理論計算就成為了解決此問題的有效手段。本論文應用Gaussian和Materials Studio量化軟件包,以密度泛函理論為主要研究方法對內嵌不同的三金屬氮化物簇的富勒烯的分子結構進行了確定。
　　 三金屬氮化物簇富勒烯(TNFs)是一類迷人的內嵌金屬富勒烯家族。對這一種群而言,

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)對于內嵌金屬富勒烯碳籠的穩(wěn)定機理都主要基于電子轉移相互作用模型,而對于通式為M3N6+@C2n6-含有鑭系元素的TNFs來說,本文開展了關于電子相互作用與內嵌簇還有籠的尺寸效應的系統(tǒng)研究,從這兩方面闡述了內嵌金屬簇與碳籠穩(wěn)定性關系。
　　 本文對含有鑭系元素的大尺寸的內嵌三金屬氮化物簇富勒烯的結構和穩(wěn)定性進行了系統(tǒng)的DFT計算。DFT計算表明,Lu3N@C8

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