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花匠小妙招
2024-12-28 01:48

【摘要】： 金是一种过渡贵金属,在溶解后可以形成三价及单价正离子,它与大部分化学物质都不会发生化学反应。金由于具有良好的导电、导热、延展性和密度高、柔软、光亮等优点以及耐腐蚀功能,已被广泛应用于电子、通讯、宇航、化工、医疗等领域。金团簇是一种处于单个Au原子到块状金的过渡态,其物理特性和化学活性随团簇中原子个数的增加或减少而改变,这与单个的Au原子及块状的金都不同。近年来,为优化金团簇的结构和特性,金团簇掺入过渡金属原子已被广泛地研究,但对于金团簇掺入3p非金属原子的研究却较少。因此,本文拟对Au_(n+1)和M@Au_n(n=2-8,M=Al,Si,P,S,Cl)团簇的几何结构、相对稳定性和电子特性进行系统地研究。我们基于密度泛函理论,采用PW91方法,优化了Au_(n+1)和M@Au_n(n=2-8,M=Al,Si,P,S,Cl)团簇的初始几何结构,得到许多基态结构和同分异构体。优化结果显示Au_(n+1)团簇的稳定结构随着Au原子个数的增加趋向于二维平面结构;对于掺杂M@Au_n团簇,所有非金属原子在n=2-3的小团簇的基态结构中明显趋于占据高配位。从原子平均结合能的计算结果发现,团簇中其计算数值会随着团簇的不断增大呈现复杂的变化趋势;掺杂M@Au_n(4≤ n≤8,M=Al,Si,P,S,Cl)团簇的原子平均结合能明显小于纯金团簇。对于基态团簇的能量二阶差分,Au_(n+1)(除n=3外)、M@Au_n(M=Al、P、S)团簇表现出明显的奇偶振荡特性,M@Au_n(n=2-4,M=Al,P;n=2-8,Si)和S@Au_n(n=5-7)团簇与基态金团簇有相同的奇偶振荡趋势;而M@Au_n(n=5-7,M=Al,P;n=2-7,Cl)和S@Au_n(n=2-4)团簇则出现相反的振荡现象。能级间隙的分析表明,除M@Au_n(n=5,7,M=Si,P,S)团簇外,掺杂M@Au_n(n=2-8,M=Al-Cl)团簇与相同原子数目的纯金团簇相比,它们增大了金团簇的能级间隙;同时,可以得出,Au_n(n=3-5)团簇掺入金属Al原子比非金属Si-Cl原子对增大它的的能级间隙贡献大;相反,对Au9团簇,非金属Si-Cl原子的掺入比金属Al原子的掺入更能明显地增大它的能级间隙。基态团簇的偶极矩和零点振动能结果表明,掺杂原子Al和Si对Au团簇的偶极矩、零点振动能产生了很大影响。其中,Al@Au_n、Si@Au_n团簇的偶极矩出现奇偶振荡现象,零点振动能则逐渐递增。对Au团簇和掺杂团簇的转动常数研究分析表明,掺杂改变了Au团簇的转动常数,M@Au4(M=Al-Cl)基态团簇的转动常数呈现了振荡现象。

【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016