La 2 Cl 2 0,-1 团簇结构与稳定性的密度泛函研究
发布时间：2021-07-23 06:55
采用密度泛函B3LYP方法研究了中性团簇体系La2Cl2和负一价体系La2Cl-2的结构和稳定性,计算得到体系的稳定结构以及各稳定结构的结合能和振动频率,给出了两个体系基态结构的最低占据轨道和最高空轨道的能级并计算出能隙。计算结果显示,中性团簇La2Cl2基态结构具有自旋多重度为3的D2H对称性的菱形结构,平均结合能最大为3.053 1 eV,比其他结构稳定性强;负一价团簇La2Cl-2的基态结构具有自旋多重度为2的C2V对称性的接近直线型的梯形结构,平均结合能最大为2.361 7 eV;基态La2Cl-2体系的α轨道能隙最大为1.971 5 eV,该体系化学活性最弱。该计算结果可为寻找功能性材料提供理论依据。
【文章来源】：黑龙江大学自然科学学报. 2020,37(05)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
La2Cl 2 (0,-1) 团簇稳定结构的平均结合能
对中性团簇La2Cl2的自旋多重度为1、3和5进行优化,在设计的直线、平面和立体的构型中得到的稳定构型如图1所示。可以看出,中性团簇La2Cl2的稳定结构中,平面结构有三种,两种是具有D2H对称性的菱形结构(图1中的I和II),一种具有C2V对称性的梯形结构(图1中的III);空间立体结构有两种,均为具有C2V对称性的蝴蝶结构(图1中的IV和V)。几何参数和能量如表1所示,从表1数据得到针对图1的每一种构型都存在自旋多重度为1、3和5的稳定结构。由基态结构的能量最低原理,从体系的能量可以找出中性团簇La2Cl2的基态结构是自旋多重度为3的D2H对称性的菱形结构(图1和表1中的I),键长La1-Cl1为0.281 3 nm,键角La1-Cl1-La2为66°,体系能量为-1 791.890 940 9 a.u.。计算得到的平均结合能和频率如表2所示。稳定结构的团簇其频率为正值,从表2清楚地看到,所有优化得到的稳定结构的频率均为正值。对负一价团簇La2Cl-2的自旋多重度分别为2、4和6进行优化,在设计的直线、平面和立体的构型中得到的稳定构型如图2所示。可以看出,负一价团簇La2Cl-2的稳定结构中,平面结构与中性团簇一样也有三种,两种是具有D2H对称性的菱形结构(图2中的Ia和IIa),一种具有C2V对称性的梯形结构(图2中的IIIa);空间立体结构有四种,均为具有C2V对称性的蝴蝶结构(图2中的IV-VII),主要是双面角变化很大。
表2 La2Cl2团簇稳定结构的平均结合能和频率Table 2 Average binding energies Eb and frequencies of stable structures of La2Cl2 clusters 结构 自旋多重度 Eb/ eV v / cm-1 I 1 3.009 4 6/97/116/177/237/242 3 3.053 1 34/124/125/165/241/246 5 3.005 0 69/132/136/140/244/245 II 1 2.694 8 45/83/170/192/200/228 3 2.683 4 48/50/149/154/201/221 5 2.632 9 36/91/95/171/179/214 III 1 2.775 5 102/113/135/223/224/264 3 2.839 4 103/121/125/141/243/260 5 2.832 5 89/120/127/129/235/256 IV 1 2.906 8 49/139/145/146/248/253 3 3.040 5 21/122/125/140/235/239 5 2.888 1 63/82/85/172/218/236 V 1 3.031 5 44/55/68/136/295/297 3 2.969 4 42/48/52/164/276/294 5 2.942 3 41/45/62/149/283/29 7几何参数和能量如表3所示。从表3数据得到,针对图2的Ia和IIIa构型都存在自旋多重度为2、4和6的稳定结构,IIa构型只存在自旋多重度为6的稳定结构,IVa构型存在自旋多重度为2和4的稳定结构,Va和VIIa构型只存在自旋多重度为2的稳定结构,VIa构型存在自旋多重度为2和6的稳定结构。由基态能量最低原理得到负一价团簇La2Cl-2的基态结构为自旋多重度等于2的C2V对称性的接近直线型的梯形结构(图2中的IIIa),键长La1-Cl1为0.276 5 nm,键角La1-Cl1-La2为173,体系能量为-1 791.924 502 8 a.u.。计算得到的平均结合能和频率如表4所示,可以看出,所有优化得到的稳定结构的频率均为正值。
【参考文献】：
期刊论文
[1]TinLa（n=1—7）的密度泛函研究[J]. 齐凯天,杨传路,李兵,张岩,盛勇. 物理学报. 2009(10)
[2]掺杂镧和铈的TiO2纳米粒子的结构相变[J]. 井立强,孙晓君,辛柏福,王百齐,蔡伟民,付宏刚. 材料科学与工艺. 2004(02)
[3]团簇物理的新进展（Ⅰ）[J]. 王广厚. 物理学进展. 1994(02)
本文编号：3298840
【文章来源】：黑龙江大学自然科学学报. 2020,37(05)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
La2Cl 2 (0,-1) 团簇稳定结构的平均结合能
对中性团簇La2Cl2的自旋多重度为1、3和5进行优化,在设计的直线、平面和立体的构型中得到的稳定构型如图1所示。可以看出,中性团簇La2Cl2的稳定结构中,平面结构有三种,两种是具有D2H对称性的菱形结构(图1中的I和II),一种具有C2V对称性的梯形结构(图1中的III);空间立体结构有两种,均为具有C2V对称性的蝴蝶结构(图1中的IV和V)。几何参数和能量如表1所示,从表1数据得到针对图1的每一种构型都存在自旋多重度为1、3和5的稳定结构。由基态结构的能量最低原理,从体系的能量可以找出中性团簇La2Cl2的基态结构是自旋多重度为3的D2H对称性的菱形结构(图1和表1中的I),键长La1-Cl1为0.281 3 nm,键角La1-Cl1-La2为66°,体系能量为-1 791.890 940 9 a.u.。计算得到的平均结合能和频率如表2所示。稳定结构的团簇其频率为正值,从表2清楚地看到,所有优化得到的稳定结构的频率均为正值。对负一价团簇La2Cl-2的自旋多重度分别为2、4和6进行优化,在设计的直线、平面和立体的构型中得到的稳定构型如图2所示。可以看出,负一价团簇La2Cl-2的稳定结构中,平面结构与中性团簇一样也有三种,两种是具有D2H对称性的菱形结构(图2中的Ia和IIa),一种具有C2V对称性的梯形结构(图2中的IIIa);空间立体结构有四种,均为具有C2V对称性的蝴蝶结构(图2中的IV-VII),主要是双面角变化很大。
表2 La2Cl2团簇稳定结构的平均结合能和频率Table 2 Average binding energies Eb and frequencies of stable structures of La2Cl2 clusters 结构 自旋多重度 Eb/ eV v / cm-1 I 1 3.009 4 6/97/116/177/237/242 3 3.053 1 34/124/125/165/241/246 5 3.005 0 69/132/136/140/244/245 II 1 2.694 8 45/83/170/192/200/228 3 2.683 4 48/50/149/154/201/221 5 2.632 9 36/91/95/171/179/214 III 1 2.775 5 102/113/135/223/224/264 3 2.839 4 103/121/125/141/243/260 5 2.832 5 89/120/127/129/235/256 IV 1 2.906 8 49/139/145/146/248/253 3 3.040 5 21/122/125/140/235/239 5 2.888 1 63/82/85/172/218/236 V 1 3.031 5 44/55/68/136/295/297 3 2.969 4 42/48/52/164/276/294 5 2.942 3 41/45/62/149/283/29 7几何参数和能量如表3所示。从表3数据得到,针对图2的Ia和IIIa构型都存在自旋多重度为2、4和6的稳定结构,IIa构型只存在自旋多重度为6的稳定结构,IVa构型存在自旋多重度为2和4的稳定结构,Va和VIIa构型只存在自旋多重度为2的稳定结构,VIa构型存在自旋多重度为2和6的稳定结构。由基态能量最低原理得到负一价团簇La2Cl-2的基态结构为自旋多重度等于2的C2V对称性的接近直线型的梯形结构(图2中的IIIa),键长La1-Cl1为0.276 5 nm,键角La1-Cl1-La2为173,体系能量为-1 791.924 502 8 a.u.。计算得到的平均结合能和频率如表4所示,可以看出,所有优化得到的稳定结构的频率均为正值。
【参考文献】：
期刊论文
[1]TinLa（n=1—7）的密度泛函研究[J]. 齐凯天,杨传路,李兵,张岩,盛勇. 物理学报. 2009(10)
[2]掺杂镧和铈的TiO2纳米粒子的结构相变[J]. 井立强,孙晓君,辛柏福,王百齐,蔡伟民,付宏刚. 材料科学与工艺. 2004(02)
[3]团簇物理的新进展（Ⅰ）[J]. 王广厚. 物理学进展. 1994(02)
本文编号：3298840
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3298840.html
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