磷硼二元团簇P_xB_y(1≤x≤2,3≤y≤8)的结构、稳定性、化学键的理论研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jianglihongnj
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当今世界的科技发展日新月异,对材料的要求也越来越苛刻,新型无机材料的研究已经迫在眉睫,而实际的材料研究因合成和技术上的原因,很难对材料的性质进行全面的分析研究。基于纯硼簇和掺杂硼簇在存储和材料上的良好应用前景,我们设计了磷硼二元团簇的研究课题,目的在于对新型无机材料的物理化学性质进行理论预测,通过相应的理论研究预测无机材料具有的特殊性能。本文是采用密度泛函理论,对非金属原子磷掺杂硼簇的理论研究。其计算的方法和研究内容如下:通过(CK)程序生成磷硼二元团簇的初始结构,采用密度泛函理论对磷原子掺杂硼簇的初始结构进行优化,最后采用从头算的方法对稳定结构进行单点能的计算,找到全局最稳定结构。为了便于分析磷原子掺杂硼簇稳定结构的稳定性,定义了Eb,ΔE1,ΔE2的计算公式。对稳定结构得失电子能力的研究,我们计算了稳定结构的电离能,电子亲和能和稳定结构的HOMO-LUMO gap值。另外,我们采用适配性自然密度划分程序(AdNDP),对稳定结构的成键情况,以及对稳定结构的红外光谱模拟和光电子能谱模拟研究。经过对磷硼二元团簇稳定结构的全面研究分析发现,稳定结构的排布规律为硼原子集中排列,磷原子排布在结构的外围,且随着硼原子数的不断增长,硼原子的增长排布方式为锯齿状延伸。对单个磷原子掺杂硼簇而言,硼原子为偶数时,形成的稳定结构具有较高的稳定性,在电离能和电子亲合势的计算分析中也得到了验证。对于两个磷原子掺杂硼簇的理论研究发现,该类型的原子簇分子当中,P2B4分子是两个磷原子掺杂硼簇中稳定性最高的一个,而且稳定性分析,电离能和电子亲合势的数据分析也证明了该结论。对磷硼二元团簇的光谱分析研究发现,在低波数时,主要为硼硼键和磷硼键的面内弯曲振动,在高波数时,主要为磷硼键和硼硼键的对称伸缩振动和不对称伸缩振动。
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