多元摻雜碳團(tuán)簇的理論研究.pdf

1、本文對(duì)多元摻雜的中性或正、負(fù)離子碳團(tuán)簇HCn+(n=1-10)、CsCn-(n=1-10)、CnF3-(n=1-9)、HCnN(n=1-17)和HCnSi2+(n=1-9)進(jìn)行了理論研究。通過(guò)首先應(yīng)用分子圖形學(xué)設(shè)計(jì)模型,然后使用分子力學(xué)初始優(yōu)化和量子化學(xué)精細(xì)優(yōu)化相結(jié)合的理論計(jì)算方法,在密度泛函B3LYP／6-311G**水平上對(duì)各種可能的團(tuán)簇模型進(jìn)行了幾何構(gòu)型的優(yōu)化,并通過(guò)計(jì)算振動(dòng)頻率找出其中穩(wěn)定的同分異構(gòu)體構(gòu)型。同時(shí)在B3LYP／6-

2、311+G**水平上對(duì)優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了單點(diǎn)能量計(jì)算,以確定其基態(tài)構(gòu)型?；趯?duì)基態(tài)構(gòu)型的NBO電荷分布和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析,總結(jié)其基態(tài)構(gòu)型的結(jié)構(gòu)規(guī)律。根據(jù)成鍵特征、電子排布、增量結(jié)合能ΔEI、電離勢(shì)IP、電子親合勢(shì)EA、質(zhì)子親合勢(shì)PA、解離通道和芳香性等計(jì)算結(jié)果所表現(xiàn)的奇偶變化規(guī)律,從理論上很好地解釋了相關(guān)團(tuán)簇現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)譜圖中譜峰強(qiáng)度的奇偶變化現(xiàn)象。上述研究結(jié)果可概括為以下幾個(gè)方面:
　　 1、HCn+(n=1-10)正離子團(tuán)簇

3、>　　 通過(guò)計(jì)算確定了HCn+(n=1-10)正離子團(tuán)簇的基態(tài)構(gòu)型,綜合討論其基態(tài)構(gòu)型的特點(diǎn)。成鍵特征、原子電荷、電子排布、相鄰團(tuán)簇能量差、絕熱電離勢(shì)和解離能等計(jì)算結(jié)果都說(shuō)明奇數(shù)n的HCn+團(tuán)簇比相鄰偶數(shù)n的團(tuán)簇穩(wěn)定。理論計(jì)算所得結(jié)論與飛行時(shí)間質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)中HCn+團(tuán)簇相對(duì)強(qiáng)度變化規(guī)律完全一致。
　　 2、CsCn-(n=1-10)負(fù)離子團(tuán)簇
　　 通過(guò)計(jì)算確定了CsCn-(n=1-10)負(fù)離子團(tuán)簇的基態(tài)構(gòu)型,并分析這些基

4、態(tài)構(gòu)型存在的合理性。通過(guò)最高振動(dòng)頻率、增量結(jié)合能、電子親合勢(shì)和解離能等計(jì)算結(jié)果的奇偶交替規(guī)律,說(shuō)明偶數(shù)n的CsCn-團(tuán)簇比相鄰奇數(shù)n的團(tuán)簇更穩(wěn)定。理論計(jì)算所得結(jié)論與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)的CsCn-團(tuán)簇相對(duì)強(qiáng)度的變化情況完全一致。
　　 3、CnF3-(n=1-9)負(fù)離子團(tuán)簇
　　 通過(guò)計(jì)算確定了CnF3-(n=1-9)負(fù)離子團(tuán)簇的基態(tài)構(gòu)型,并綜合討論其基態(tài)構(gòu)型的電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)。奇數(shù)n的CnF3-負(fù)離子團(tuán)簇比相鄰偶數(shù)n的團(tuán)簇更穩(wěn)定。在成

5、鍵特征、垂直電子解離能和增量結(jié)合能等計(jì)算結(jié)果中,都可以發(fā)現(xiàn)這種奇偶交替規(guī)律。理論計(jì)算所得結(jié)果與質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)中CnF3-團(tuán)簇相對(duì)強(qiáng)度變化情況一致。
　　 4、HCnN(n=1-17)中性團(tuán)簇
　　 通過(guò)計(jì)算確定了HCnN(n=1-17)中性團(tuán)簇的基態(tài)構(gòu)型,并綜合分析其基態(tài)構(gòu)型的電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)。通過(guò)成鍵特征、電子排布、最高振動(dòng)頻率、增量結(jié)合能、解離通道和核獨(dú)立化學(xué)位移等計(jì)算結(jié)果,說(shuō)明奇數(shù)n的HCnN團(tuán)簇比相鄰偶數(shù)n的團(tuán)簇更穩(wěn)定。理

6、論計(jì)算所得結(jié)論與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)及天體學(xué)中星際空間探測(cè)的HCnN物種的相對(duì)強(qiáng)度變化情況完全一致。
　　 5、HCnSi2+(n=1-9)正離子團(tuán)簇
　　 通過(guò)計(jì)算確定了HCnSi2+(n=1-9)正離子團(tuán)簇的基態(tài)構(gòu)型,并綜合分析這些基態(tài)構(gòu)型的電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)。偶數(shù)n的HCnSi2+團(tuán)簇比相鄰奇數(shù)刀的團(tuán)簇更穩(wěn)定。在成鍵特征、原子電荷、最高振動(dòng)頻率、增量結(jié)合能、垂直電離勢(shì)、質(zhì)子親合勢(shì)、解離通道和核獨(dú)立化學(xué)位移等計(jì)算結(jié)果中,都能夠發(fā)現(xiàn)這種