內(nèi)嵌金屬富勒烯結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)的理論研究.pdf

1、內(nèi)嵌金屬富勒烯是一類將金屬原子或者含有金屬原子的團(tuán)簇包裹在富勒烯碳籠中的化合物。近幾年來，因其分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的特殊性，內(nèi)嵌金屬富勒烯的研究得到了廣泛的關(guān)注。迄今為止，已經(jīng)有各種各樣不同大小的內(nèi)嵌金屬富勒烯被合成出來。但是，由于內(nèi)嵌金屬富勒烯在實(shí)驗(yàn)合成中存在著諸多困難，例如：產(chǎn)量低，產(chǎn)物復(fù)雜，無法得到好的單晶等等，大量分離到的內(nèi)嵌金屬富勒烯的結(jié)構(gòu)無法確定。確定這些內(nèi)嵌金屬富勒烯的結(jié)構(gòu)對其光電性質(zhì)、磁學(xué)性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)的研究以及挖掘其潛在的應(yīng)

2、用前景都起著重要的作用。本文基于富勒烯的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，利用量子化學(xué)計(jì)算，系統(tǒng)地研究了一系列重要的內(nèi)嵌金屬富勒烯的結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)。研究結(jié)果如下： 一、Sc2C70：Sc2C70的結(jié)構(gòu)不是Sc2@C70，而是Sc2C2@C68。其穩(wěn)定的電子態(tài)是(Sc3+)2(C2)2—@C684—。 二、M2C2@C78(M=Ti，Zr，Hf)：M2C80(M=Ti，Zr，Hf)系列內(nèi)嵌金屬富勒烯的結(jié)構(gòu)不是先前推測的M2@C80，而是M2C2@

3、C78。其穩(wěn)定的電子態(tài)是(M4+)2(C2)2—@C786—。 三、U2@C60：U2@C60的基態(tài)是U2@C60(D3d，7A2u)。其中內(nèi)嵌的U2團(tuán)簇具有六重雙中心單電子的U—U多重鍵。此外，U—U的成鍵類型為(5fπu)2(5fσg)1(5fδg)2(5fφu)1。 四、Sc2C2n(30≤n≤43)的結(jié)構(gòu)規(guī)則：ⅰ)穩(wěn)定的Sc2C2@C2n-2和Sc2@C2n異構(gòu)體會(huì)分別采取(Sc3+)2(C2)2—@C2n-24