碱金属掺杂硼团簇结构和电子特性的理论研究
发布时间：2021-01-30 09:03
掺杂原子在原子尺寸、电子特性以及物理特性等方面与硼原子的差异,促使了掺杂硼团簇体系能够获得许多新颖的物理特性,这也使从理论上揭示掺杂硼团簇的形成机理和结构衍变规律成为非常重要的研究热点和研究课题。在硼团簇体系中,管状硼结构不仅被视为硼团簇从2D到3D（平面到三维结构）结构转变的重要指示物,而且其被视为硼纳米管的前驱体。本论文重点揭示了硼双环结构的电子特性及稳定性机制,为揭示硼团簇的结构演化提供了理论视野。本论文系统地对碱金属掺杂硼团簇的几何结构,电子特性以及稳定性进行了理论研究,主要研究内容如下:1.Li掺杂B20团簇(LiB20和LiB–20)几何结构和电子特性的理论研究硼团簇丰富的结构和奇特成键模式使其理论和实验研究成为了团簇领域的热门课题。随着原子数的变化,硼团簇体系展现了多种几何结构,包括平面或准平面结构、管状结构、笼状结构、双层结构和核壳结构等。本文系统研究了碱金属对硼团簇B20电子几何特性和稳定性的重要影响。通过详细的结构搜索和能量计算确认了具有D10d<...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纯硼团簇体系中的一些典型例子[4,6,42-44](Nat.Rev.Chem.2007，1,0071)
第一章绪论4图1.2.掺杂硼团簇体系中的一些典型例子[18-20,22,23,50,51]1.4管状硼团簇结构的研究现状研究表明，对于中性纯硼团簇，当硼原子数n=20时团簇的结构由2D转变为3D[16];而阳离子硼团簇则是n=16，当硼原子数小于16时硼团簇是准平面结构，而当硼原子数较大时，团簇的基态从平面结构演变为立体结构。从图1.2中可以看到，随着硼原子数的增加，团簇的几何结构也会发生变化。目前的研究表明，异原子尤其是过渡金属的掺杂会改变管状硼团簇的几何结构和稳定性。例如，2015年王来生课题组通过光电子光谱和理论计算发现，CoB16–[22]的最稳定结构是对称性为D8d(3A2)的管状结构，其中过渡金属位于管状结构的中心。2016年同课题组运用全局极小结构搜索结合光电子光谱实验表明，对称性为C4v(3B2)的管状结构是MnB16–[23]的最稳定结构。同年，理论和实验结果表明RhB18–[24]的基态是金属位于中心的管状结构，对称性为D9d(1A1g)。
第一章绪论5图1.3.MBn–(M=Co,Rh,Ta,n=16,18,20)体系中管状硼团簇1.5论文课题的选择、目的和内容通过理论计算方法预测新团簇的结构和性质，为实验的合成和发展提供理论依据与指导。近年来，研究工作者们发现，通过在纯硼团簇中掺杂异原子，可以达到改变硼团簇的结构和电子特性的目的，从而进一步改变其性质。到目前为止，有关纯硼和过渡金属掺杂纯硼团簇的理论和实验工作已经被广泛开展，并取得了很多有特色的研究结果。这些研究促使了我们利用理论手段来系统研究碱金属掺杂硼团簇的基态几何结构、电子性质、稳定性等，这些研究能够可以丰富和完善掺杂硼团簇，而且对于指导掺杂硼团簇的实验室合成和功能性材料的发展提供重要的理论视野。本文主要利用高水平的理论计算对碱金属掺杂硼团簇的几何结构、电子特性和稳定性等进行了详细研究，对双环硼结构体系发表了一些新颖的研究结果，为硼团簇的研究提出了新的理论视野。整篇论文的内容如下：(1)第一章主要阐述硼原子的成键特点，掺杂硼团簇及管状硼团簇的研究现状。
【参考文献】：
期刊论文
[1]分子轨道成分的计算[J]. 卢天,陈飞武. 化学学报. 2011(20)
[2]MeV微集团束与物质的相互作用[J]. 卢希庭,沈定予,王雪梅,赵强,赵子强,郑涛,沈毅雄,夏宗璜,江栋兴. 原子核物理评论. 1998(03)
博士论文
[1]自旋电子学材料和光解水催化材料的第一性原理计算与设计[D]. 李星星.中国科学技术大学 2015
本文编号：3008636
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纯硼团簇体系中的一些典型例子[4,6,42-44](Nat.Rev.Chem.2007，1,0071)
第一章绪论4图1.2.掺杂硼团簇体系中的一些典型例子[18-20,22,23,50,51]1.4管状硼团簇结构的研究现状研究表明，对于中性纯硼团簇，当硼原子数n=20时团簇的结构由2D转变为3D[16];而阳离子硼团簇则是n=16，当硼原子数小于16时硼团簇是准平面结构，而当硼原子数较大时，团簇的基态从平面结构演变为立体结构。从图1.2中可以看到，随着硼原子数的增加，团簇的几何结构也会发生变化。目前的研究表明，异原子尤其是过渡金属的掺杂会改变管状硼团簇的几何结构和稳定性。例如，2015年王来生课题组通过光电子光谱和理论计算发现，CoB16–[22]的最稳定结构是对称性为D8d(3A2)的管状结构，其中过渡金属位于管状结构的中心。2016年同课题组运用全局极小结构搜索结合光电子光谱实验表明，对称性为C4v(3B2)的管状结构是MnB16–[23]的最稳定结构。同年，理论和实验结果表明RhB18–[24]的基态是金属位于中心的管状结构，对称性为D9d(1A1g)。
第一章绪论5图1.3.MBn–(M=Co,Rh,Ta,n=16,18,20)体系中管状硼团簇1.5论文课题的选择、目的和内容通过理论计算方法预测新团簇的结构和性质，为实验的合成和发展提供理论依据与指导。近年来，研究工作者们发现，通过在纯硼团簇中掺杂异原子，可以达到改变硼团簇的结构和电子特性的目的，从而进一步改变其性质。到目前为止，有关纯硼和过渡金属掺杂纯硼团簇的理论和实验工作已经被广泛开展，并取得了很多有特色的研究结果。这些研究促使了我们利用理论手段来系统研究碱金属掺杂硼团簇的基态几何结构、电子性质、稳定性等，这些研究能够可以丰富和完善掺杂硼团簇，而且对于指导掺杂硼团簇的实验室合成和功能性材料的发展提供重要的理论视野。本文主要利用高水平的理论计算对碱金属掺杂硼团簇的几何结构、电子特性和稳定性等进行了详细研究，对双环硼结构体系发表了一些新颖的研究结果，为硼团簇的研究提出了新的理论视野。整篇论文的内容如下：(1)第一章主要阐述硼原子的成键特点，掺杂硼团簇及管状硼团簇的研究现状。
【参考文献】：
期刊论文
[1]分子轨道成分的计算[J]. 卢天,陈飞武. 化学学报. 2011(20)
[2]MeV微集团束与物质的相互作用[J]. 卢希庭,沈定予,王雪梅,赵强,赵子强,郑涛,沈毅雄,夏宗璜,江栋兴. 原子核物理评论. 1998(03)
博士论文
[1]自旋电子学材料和光解水催化材料的第一性原理计算与设计[D]. 李星星.中国科学技术大学 2015
本文编号：3008636
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