內(nèi)嵌金屬富勒烯的計算研究.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(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(nèi)嵌金屬富勒烯碳籠的穩(wěn)定機理都主要基于電子轉(zhuǎn)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(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(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(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。本文的計算能夠合理解釋目前的實驗結(jié)果,并且清晰的表明內(nèi)嵌原子簇的尺寸對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