论文摘要
纳米材料和技术是纳米科技领域最富有活力、研究内涵十分丰富的学科分支,纳米材料在整个新材料的研究应用方面占据着核心的位置。原子团簇(cluster)是构成纳米块体、薄膜、多层膜以及纳米结构的基本单元之一,对它的基态结构、能级和电子特性的理论研究是新材料微观结构设计中的重要课题之一,对于“订做”具有特定性能的新材料意义重大。本文主要采用量子力学中密度泛函(DFT) B3LYP方法,对P6团簇的几何构型、电子结构进行了计算。在此基础上对P6团簇的稳定性、能级分布和热力学性质变化规律进行系统地研究。与此同时,用密度泛函理论研究了FC(O)O自由基与NO作用的微观机理,并对反应通道进行了详细阐述。本论文主要包括以下三个部分:1、采用量子化学HF, B3LYP和MP2方法,选用6-31G*,6-311G*,cc-pVDZ和cc-pVTZ基组,对P6团簇的8种异构体进行了优化,并对它们的几何构型、稳定性、电子结构和振动频率进行了讨论,比较P6团簇各种异构体的稳定性以及导电性。研究表明:根据异构体的相对能量,P6异构体最稳定的构型c具有C2v对称性,而最不稳定的构型h具有D3h对称性,不同方法和基组所得到的稳定性大小基本一致,稳定性大小顺序为:c > f > a > d > e> g> b > h,并且得到结构g的导电性最好。2、采用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法,在6-311G*基组水平下,对P6团簇的8种异构体进行了优化,并对它们的几何构型、能级分布和热力学性质进行了分析,讨论了最高占据轨道(HOMO)与最低空轨道(LUMO)之间的能级间隙(Eg),分析了团簇的化学活性。结果表明:团簇基态的HOMO能级和LUMO能级均为负值,团簇易得电子,构型g的能隙(Eg)最小,化学活性较强。最后求得结构c热力学性质与温度的关系。3、用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6-311G(d,p)基组水平上研究了FC(O)O自由基与NO反应的微观机理,全参数优化了反应过程中各反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型,在CCSD(T)水平上计算了它们的能量,振动分析结果证实了中间体和过渡态的真实性,从对FC(O)O与NO的反应机理的研究结果看,FC(O)O与NO反应为4条反应通道多步反应过程,其反应的主要通道是FC(O)O+NO→M3→TS6→M5→FNO+CO2,其主要产物是自由基FNO和CO2,与文献结果较为吻合。