基于密度泛函的金团簇的理论研究

发布时间：2018-05-10 13:02

本文选题：密度泛函理论 + 遗传算法　；参考：《安徽大学》2017年硕士论文

【摘要】：团簇作为一种新型的物质,具有独特的物理和化学性质,近几十年来引起了科研工作者的广泛关注以及研究,其中纳米金团簇更是在催化、磁性材料、光学等领域具有很广的应用前景。但是由于金团簇结构复杂,其合成率低,实验上关于金团簇的合成报导比较少,所以,金团簇的理论计算就发挥了很大的作用,理论计算可以为实验提供理论基础及依据。目前,密度泛函方法因其计算精度较高、计算量适中,成为理论化学领域里最重要的计算方法之一。在本文中,我们利用密度泛函方法(DFT)对Au_2(AuL)_(1-12)(L=Cl,SH,SCH_3,PH_2,P(CH_3)_2,)的团簇进行理论计算,利用全局优化找到最优结构,分析了其结构特点以及这些团簇中2e超原子的尺寸演化;对M@(AuSH)_6团簇进行了电子结构分析及其中d~(10)-s~2作用的理论分析。主要研究内容如下:1、Au_2(AuL)_n团簇中2e超原子的尺寸演化配体保护的金团簇由于其独特的性质吸引了大家的注意,此外,为了解释物质的电子性质,有研究者提出了超原子模型这一有影响力的概念。虽然超原子这一领域的研究取得了很大的进展,但是由于实验合成的报导不是很多,关于超原子的尺寸演化仍旧是个可以探索的热门方向。因此我们选择了 Au_2(AuL)_n(L=Cl,SH,SCH_3,PH_2,P(CH_3)_2,n=1-12)这个体系,来给出这样一个体系中2e超原子的尺寸演化。在计算过程中,我们利用遗传算法和密度泛函理论相结合的方法找出能量最低的结构。在这些最优结构中,均包含Au_3,Au_4,Au_5和Au_6的被配体链保护的金核。同时,我们利用AdNDP方法分析了这些结构的成键方式,证明了这些结构中2e超原子的存在。利用NICS方法计算分析了这些结构中心的芳香性,并且NICS分析结果表明这些2e超原子都具有很高的芳香性。我们的这个工作直观得给出了配体保护的2e超原子团簇中超原子的尺寸演化,可以发现不同配体保护的金团簇的成长机理。2、对M@(AuSH)_6团簇中d~(10)-s~2作用的理论研究最近,实验报导合成了一种新的双金属团簇Au_2Cu_6,通过X射线衍射得到了该物质的分子结构,其为苯环型的六元环(AuSH)_6骨架和两个穿插的金原子聚合。这一结构特点引起了我们的关注,我们构造了 M@(AuSH)_6(M = Mg,Zn,Cd,Hg,Cu~-,Ag~-,Au~-)这一体系来给出一个比较直接和全面的关于d~2-s~2闭壳层作用的视图分析。对不同的s~2金属团簇进行优化计算,继而进行AdNDP方法的成键分析,AdNDP分析结果表明在M@(AuSH)_6团簇中存在7c-2e的多中心键。处于环中间的M金属,带两个价电子s~2,六元环中的Au为一价金即价电子为d~(10),它们之间存在着d~(10)-s~2的闭壳层作用。我们认为这种d~(10)-s~2作用的根源是7c-2e的多中心键。本工作从电子结构、结合能、LOL分析,给出了我们用多中心键来解释d~(10)-s~2作用的依据,在这一领域是一个新的突破。
[Abstract]:In this paper , we use the density functional method ( DFT ) to analyze the structure characteristics of Au _ 2 ( AuL ) _ n ( L = Cl , SH , SCH _ 3 , PH _ 2 , P ( CH _ 3 ) _ 2 , n = 1 - 12 ) . In this paper , we use the method of density functional method ( DFT ) to analyze the structure characteristics of Au _ 2 ( AuL ) _ n ( L = Cl , SH , SCH _ 3 , PH _ 2 , P ( CH _ 3 ) _ 2 , n = 1 - 12 ) .

【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O641.1

【参考文献】