金团簇和SH在阴离子金团簇上吸附的密度泛函理论研究

论文摘要

团簇由于尺寸在原子和宏观体系之间,有很独特的性质,因此成为实验和理论研究的重要对象。Au团簇,由于在催化方面的独特性质,受到广泛关注。研究Au团簇的催化特性,首要研究反应分子在Au团簇上的吸附。随着计算机的发展,计算量适中,计算精度高的密度泛函理论方法已成为理论化学研究方法中最重要的工具之一。本文利用密度泛函理论方法研究Au团簇,以及小分子在阴离子Au团簇上的吸附性质。第一章,简要介绍了团簇以及金团簇的一些基本情况。包括团簇的基本性质,团簇研究的基本方法,Au团簇的基本性质,Au团簇对CO氧化反应的催化作用进展等。第二章,简要介绍了密度泛函理论的基本框架和其发展过程。量子化学的发展是密度泛函理论产生的历史背景,我们首先对其进行了简单的回顾。接着,介绍了密度泛函理论的发展过程,从Thomas-Fermi模型,到Hohenberg-Kohn定理,再到Kohn-Sham方程。最后简单介绍了我们工作所用的软件Gaussian软件。第三章,应用密度泛函理论（DFT）方法中的B3LYP与BPW91方法,对Aun（ n=1-6）团簇的中性分子,阴离子,阳离子的可能几何构型进行了优化,并计算了它们的结合能,结合能的二阶差分,HOMO-LUMO能隙,电离能和电子亲和能。研究结果表明:含7个以内金原子的团簇倾向于形成二维结构,除偶极距不为零的含四个金原子的中性、阴离子团簇外,各类离子都表现出奇偶振荡效应,含偶数个电子的团簇稳定性高于含奇数个电子的团簇。第四章,应用密度泛函理论方法,研究了巯基-SH在阴离子金团簇Aun（ n=1-6）上的吸附性质。使用密度泛函理论方法的广义梯度近似泛函（GGA）和杂化密度泛函,对AunSH-吸附体系做了系统的研究,其中O2在团簇上的吸附只做了杂化密度泛函（B3LYP）研究。计算结果表明,采用BPW91方法计算得到的吸附能比采用B3LYP高约0.1eV。SH在金团簇上的吸附倾向于形成准二维和三维构型,吸附能呈奇偶振荡。电荷在Au与SH之间转移,SH键长变化不大。同时通过对比SH与O2的吸附能,发现SH的吸附能要远大于O2的吸附。最后进行了SH在金团簇上的振动分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 团簇的概述
• 1.1.1 团簇的简介
• 1.1.2 团簇的实验研究方法
• 1.1.3 团簇的理论研究方法
• 1.2 金团簇的基本性质
• 1.2.1 金团簇概述
• 1.2.2 金团簇的相对论效应
• 1.2.3 金团簇的奇偶效应
• 1.2.4 金团簇对CO 氧化反应的催化
• 1.3 论文对团簇进行的研究及其意义
• 参考文献
• 第二章 密度泛函理论
• 2.1 量子化学的发展
• 2.2 密度泛函理论
• 2.2.1 Thomas-Fermi 模型
• 2.2.2 Hohenberg-Kohn 定理
• 2.2.3 Kohn-Sham 方程
• 2.2.4 交换相关泛函
• 2.3 计算软件Gaussian
• 参考文献
• 第三章 Aun（n=1-6）团簇的密度泛函理论研究
• 3.1 引言
• 3.2 计算方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 平衡构型
• 3.3.2 能量和热力学数据
• 3.4 结论
• 参考文献
• n^-（n=1-6）团簇上的吸附研究'>第四章 SH 在 Au_n^-（n=1-6）团簇上的吸附研究
• 4.1 前言
• 4.1.1 研究对象分析
• 2 在金团簇上的吸附'>4.1.2 O₂在金团簇上的吸附
• 4.2 计算方法
• 4.3 计算结果
• 2 在阴离子Au 团簇上的吸附'>4.3.1 O₂ 在阴离子Au 团簇上的吸附
• n^-（ n=1-6）上的总体构型分析'>4.3.2 SH 在阴离子金团簇 Au_n^-（ n=1-6）上的总体构型分析
• 4.3.3 吸附能分析
• 2 吸附比较'>4.3.4 SH 与O₂吸附比较
• 4.3.5 频率分析
• 4.4 小结
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文情况