Ti-,n-N-,m-（n+m≤6）小團(tuán)簇電子結(jié)構(gòu)的理論研究.pdf

1、過渡金屬氮化物和碳化物易形成非晶態(tài)材料，這類物質(zhì)一方面具有高熔點(diǎn)超硬度的典型共價化合物的性質(zhì)，另一方面又具有很好的金屬性質(zhì)，因而越來越受到理論化學(xué)家和實(shí)驗(yàn)化學(xué)家的關(guān)注。但傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法難以表征這類物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)。為此，本文試圖從量化計算的角度來討論Ti、N原子如何形成TinNm團(tuán)簇，以及不同組成的TinNm團(tuán)簇具有的幾何結(jié)構(gòu)與電子性質(zhì)。 論文采用雜化密度泛函方法(B3LYP)、贗勢基組(Ti采用Lanl2dz基組，N采用6-31

2、G(d)基組)，對各種組成的TinNm(n+m≤6)團(tuán)簇進(jìn)行幾何結(jié)構(gòu)預(yù)測，找出可能的同分異構(gòu)體，并進(jìn)行了頻率計算，以確定是穩(wěn)定構(gòu)型。并在穩(wěn)定構(gòu)型的基礎(chǔ)上分析了電子性質(zhì)。 得到主要研究結(jié)果如下： 1.當(dāng)n+m≤4時，TinNm團(tuán)簇基本為線形或平面構(gòu)型，當(dāng)n+m=5、6時，TinNm團(tuán)簇都有近10個異構(gòu)體，既有線形結(jié)構(gòu)，也有平面結(jié)構(gòu)，還有立體結(jié)構(gòu)。 2.直線形結(jié)構(gòu)中，TinNm團(tuán)簇化學(xué)鍵多為強(qiáng)弱交替定域鍵，平面構(gòu)型中

3、也有部分強(qiáng)弱交替鍵，定域鍵構(gòu)型能量一般比離域鍵高，驗(yàn)證了無序結(jié)構(gòu)中一維多為定域鍵，二維部分定域鍵，三維基本離域鍵的Anderson理論。 3.當(dāng)團(tuán)簇的Ti原子數(shù)大于或等于N原子數(shù)時，N、N分開排列的結(jié)構(gòu)能量較低，而當(dāng)N原子數(shù)多于Ti時，N、N相連對能量有利。Ti、N等原子組成的團(tuán)簇的聚合能比總原子個數(shù)相同的其它組成的聚合能都要大，說明該組成的團(tuán)簇能量較穩(wěn)定，與實(shí)驗(yàn)相符合。 4.TinNm團(tuán)簇具有Ti、N原子互換的結(jié)構(gòu)相似