团簇Co3NiB催化析氢活性研究

为深入探究非晶态合金Co-Ni-B 3元体系的催化活性,基于密度泛函理论在B3LYP/Lanl2dz水平下对团簇Co₃NiB的初始构型进行全参数优化,依据前线轨道理论对团簇计算所得优化构型的催化析氢反应机理进行研究,并通过分析各优化构型的03前线轨道图和前线轨道能级差探究出团簇在催化水解析氢时的反应活性,从而确定团簇Co₃NiB催化析氢活性最好的结构模型.研究结果表明:构型3⁽³⁾与3⁽¹⁾不仅在与水分子反应吸附氢原子     

团簇CrPS4催化析氢密度泛函研究

为了探究团簇CrPS₄的催化析氢能力,依据拓扑学原理,利用密度泛函理论,采用B3LYP泛函和def2-tzvp基组,运用Gaussian09量子化学软件对团簇CrPS₄的基础构型分别在二重态和四重态下进行优化运行,获得16种稳定构型,其中10种构型在吸附氢原子后能够稳定存在。从前线轨道理论、HOMO-LUMO轨道能级差以及键级方面对团簇CrPS₄的10种构型的吸附与解吸能力进行探究,结果表明：在团簇CrPS₄中,S原子为主要活性位点;在结合氢原子后,相对于二重态构型,四重态构型的稳定性较高,催化活性较强,更适合用于催化析氢;团簇CrPS₄的催化析氢能力因构型不同而异,在与水反应形成(CrPS₄)—H构型的过程中,构型4⁽(4))吸附氢原子的能力最强,而在解吸过程中,构型7⁽(2))更占优势;构型8⁽(4))的综合析氢能力在10种构型中最强,其次为构型5⁽(4))和6     

过渡金属硫代磷酸盐NiPS3催化析氢的密度泛函分析

为了对过渡金属硫代磷酸盐NiPS₃的催化析氢活性进行探究，文章以团簇NiPS₃为局域模型，基于拓扑学原理与密度泛函理论，在B3LYP/def2-tzvp水平下，利用Gaussian09对团簇NiPS₃的初始构型进行全参数优化计算，分析其催化析氢过程，找出催化析氢活性最高的构型。通过分析团簇NiPS₃与水分子的前线轨道图、前线轨道能级差与结合能，结果表明，构型4⁽(4))在吸附和脱附过程中的能级差均最小，且其在脱附过程中间产物的结合能也最小，说明构型4⁽(4))具有较强的吸附和脱附氢原子的能力，催化析氢活性最高。     

基于量子化学的团簇Co4P非晶态合金析氢反应研究

为寻找在团簇Co₄P中具有最优催化析氢性能的构型,该文根据密度泛函理论于B3LYP/lanl2dz水平下对团簇Co₄P分别进行在二、四重态下的计算,根据前线轨道理论对优化后团簇Co₄P的HOMO图、水分子的LUMO图以及能级差进行分析,发现构型1⁽²⁾、2⁽²⁾的β电子与构型1⁽⁴⁾、2⁽⁴⁾的α电子的HOMO负相位对催化析氢反应的第1步提供了较大的贡献.此外,综合分析析氢反应的各步骤发现:构型2⁽²⁾具有较好的吸附能力,且该构型在吸附1个氢原子后在电化学解吸和化学重组解吸中均具有最优解析性质.因此,构型2⁽²⁾是在团簇Co₄P各优化构型中最优的催化析氢构型.     

团簇Fe4P的催化析氢反应

为研究团簇Fe₄P催化水分子析出氢气的反应活性,以团簇Fe₄P催化析氢的反应机理为依据,运用密度泛函理论并基于前线轨道理论,对优化后得出的8种优化构型,通过讨论其前线轨道图、各构型的HOMO能级与水分子的LUMO能级的差值,发现在吸附反应中构型2^（4）与水分子进行同号轨道重叠的可能性最大,且水中氢原子均吸附于团簇Fe₄P的Fe原子上,即表明Fe原子为团簇Fe₄P潜在的催化活性位点.此外,综合团簇Fe₄P两步催化反应的分析结果,发现构型2^（2）、3^（2）无论是在吸附反应中还是解吸反应中均表现出良好的反应活性,说明构型2^（2）、3^（2）为团簇Fe₄P催化水析出氢气的最优结构模型.     

团簇Co3MoS催化析氢密度泛函研究

为了弄清团簇Co₃MoS微观层面的析氢作用机理,探究其析氢的机制,本文以密度泛函理论为基础,在B3LYP/Lanl2dz水平下,运用Gaussian09对团簇Co₃MoS进行运算分析。并结合团簇Co₃MoS的HOMO图、水分子LUMO图、前线轨道能级差、结合能等数据进行了分析,最终得出以下结论：构型3^（4）、1^（2）、4^（2）在第一步吸氢反应中表现出了比其它构型较高的反应活性,这些构型能较好地完成电子在它们与水分子之间的转移,并易于吸附氢原子;构型1^（2）、4^（2）在第二步解吸反应中表现出了最高的解吸能力,展示出了最高的催化活性效果,并将氢气更快地析出;最终得出构型1^（2）和4^（2）是团簇Co₃MoS具有优异的析氢能力的关键构型。     

团簇Fe3Ni3的极化率与催化性质

为探究团簇Fe₃Ni₃优化构型的稳定性及其受外场影响的形变情况,并研究其催化性质,使用密度泛函理论中的B3LYP/Lanl2dz(Level)对设计出的初始构型进行全参数优化计算,将含虚频和能量较高的相同构型排除后,最终得到9种稳定的优化构型.从各优化构型的极化率、前线轨道及福井函数分析发现:构型4⁽³⁾的极化率最大,原子间的相互作用力最小,构型易发生形变,且构型4⁽³⁾的能隙差最小,电子从HOMO轨道向LUMO轨道转移的难度最小,在催化反应过程中反应活性最好; 单重态构型比三重态构型原子间相互作用力更强,结构更致密,不易发生形变; 在三重态构型中Fe原子是前线轨道的主要贡献者,是催化反应过程中的潜在活性位点,具有较强的得电子能力.而单重态构型与之相反,Ni原子是前线轨道的主要贡献者,在催化过程中提供电子的能力较强.     

团簇Co_3NiB_2的催化析氢活性

为探究Co-Ni-B合金体系的催化析氢性能,基于密度泛函理论在B3LYP泛函条件下,采用Lanl2dz基组对Co_3NiB_2的初始构型进行优化计算,并选择优化后稳定存在的4种构型作为研究对象.依据前线轨道理论对团簇Co_3NiB_2催化水析氢时的吸氢反应和解吸反应进行分析,探究出团簇Co_3NiB_2催化析氢活性的相关结论.研究结果表明:团簇Co_3NiB_2的4种优化构型均具有较好的催化析氢性能;在吸附氢原子时,团簇各构型的β-HOMO轨道更具优势,且氢原子均吸附在团簇的Co原子上,即Co原子为团簇Co_3NiB_2的潜在催化活性位点;构型2~((2))不仅在吸氢反应中表现出较好的催化效果,其在后续的解吸过程中更是展现出了远好于其他优化构型的催化能力,说明团簇Co_3NiB_2中催化析氢活性最好的结构模型是构型2(2).     

团簇NiCo2S4催化析氢活性研究

依据密度泛函理论(DFT)在B3LYP/Lan 12dz水平下对团簇NiCo2S4进行优化计算,确定11种优化构型,并对其催化析氢活性进行分析,结果表明:三重态构型整体上热力学稳定性强于单重态.团簇NiCo2S4与水分子反应时,三重态HOMO轨道的β电子在反应中起主导作用,且三重态反应活性强于单重态.团簇NiCo2S4...     

团簇NiCo2S4的极化率与反应活性

通过密度泛函理论（DFT）在B3LYP/Lan12dz水平下对团簇NiCo₂S₄进行优化计算，确定单、三重态下的12种优化构型，并对其极化率和反应活性进行研究.结果表明：构型2^（1）的平均极化率最小，即在外场作用下，结构最稳定；构型3^（1）则最大，即结构最不稳定.此外，平均极化率和极化率各向异性不变量均受自旋多重度和结构多样性的影响.在强吸电子环境中，构型3^（3）、4^（3）和6^（1）的反应活性较强，构型2^（3）和4^（1）的较弱；在强给电子环境中，构型2^（3）、3^（1）和5^（1）的反应活性较强，构型1^（1）和4^（3）的较弱；在相对稳定的环境中，构型3^（3）和6^（1）的反应活性较强，构型1^（1）和4^（1）     

团簇NiPS3光谱性质的密度泛函分析

运用密度泛函理论，在B3LYP/def2-tzvp水平下，对团簇NiPS₃的初始构型进行优化计算，获得9种优化构型。从红外光谱、偶极矩、拉曼光谱和极化率这4个方面对团簇NiPS₃的光谱学性质进行分析，结果表明：团簇NiPS₃的所有优化构型均为C1对称，二重平面非对称构型1^（2）最为稳定；二重立体戴帽三角锥构型5^（2）和四重立体戴帽三角锥构型3^（4）的红外活性和拉曼活性均相近；二重立体三角双锥构型2^（2）、四重立体三角双锥构型1^（4）的红外特征振动最高峰以及二重平面非对称构型4^（2）、四重立体戴帽三角锥构型3^（4）的拉曼特征振动最高峰均发生了红移现象；团簇NiPS₃的红外活性受其几何形态的影响，拉曼活性受其极化率张量大小的影响。     

团簇NiPS3光谱性质的密度泛函分析

运用密度泛函理论,在B3LYP/def2-tzvp水平下,对团簇NiPS₃的初始构型进行优化计算,获得9种优化构型。从红外光谱、偶极矩、拉曼光谱和极化率这4个方面对团簇NiPS₃的光谱学性质进行分析,结果表明：团簇NiPS₃的所有优化构型均为C1对称,二重平面非对称构型1^（2）最为稳定;二重立体戴帽三角锥构型5^（2）和四重立体戴帽三角锥构型3^（4）的红外活性和拉曼活性均相近;二重立体三角双锥构型2^（2）、四重立体三角双锥构型1^（4）的红外特征振动最高峰以及二重平面非对称构型4^（2）、四重立体戴帽三角锥构型3^（4）的拉曼特征振动最高峰均发生了红移现象;团簇NiPS₃的红外活性受其几何形态的影响,拉曼活性受其极化率张量大小的影响。     

Co4S3纳米片的制备以及Fe3+掺杂对其电催化析氧性能的影响

采用溶剂热和超声剥离相结合的方法制备了超薄Co₄S₃纳米片,通过透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、X-射线衍射分析（XRD）、拉曼光谱（Raman）等手段对其进行了结构和形貌的表征,并研究了其电催化产氧性能。结果表明,Co₄S₃纳米片在电流密度为10 mA/cm²下的过电势为377 mV,塔菲尔（Tafel）斜率为64.47 mV/dec;溶剂热过程中反应温度和溶剂比对产物的析氧反应（OER）催化活性影响不大,但是Fe³⁺的掺杂可以显著降低Co₄S₃纳米片的析氧过电势和Tafel斜率,提高材料的电催化稳定性。最后通过X-射线光电子能谱（XPS）分析了Fe³⁺的掺杂对Co₄S₃纳米片OER性能影响的机理。     

团簇NiMo3P极化率与催化性质的研究

为了探究团簇NiMo₃P各优化构型的形变情况，并寻找催化性能最优异的团簇NiMo₃P构型，根据拓扑学原理，在B3LYP泛函条件下，采用Lan12dz基组运用密度泛函理论对团簇NiMo₃P进行优化计算，得到4种四重态、5种二重态共9种稳定构型。对团簇NiMo₃P的变形性能进行分析发现：团簇极化率对于几何结构具有很强的依赖性，构型1^（2）的结构最为紧凑，不易发生形变。对前线轨道进行分析发现：金属原子与非金属原子相比具有更好的催化活性；在Ni、Mo、P 3种原子中，Mo原子最有可能是团簇潜在的催化活性位点；在催化反应中，团簇NiMo₃P具有强的电子接受能力，但其提供电子的能力亦不可忽略；构型2^（2）的能隙差值最小，亲电指数值最高，反应活性最强。     

团簇Co3FeP光谱的预测分析

为了对团簇Co₃FeP的光谱进行预测分析,采用密度泛函理论在B3LYP/def2-tzvp的量化水平下,对团簇Co₃FeP进行理论研究,获得4种优化构型.从红外光谱图、拉曼光谱图、偶极矩和极化率4个方面对其结构及相关规律进行了深入研究和预测,得出如下研究结论:所有构型均为C₁对称,构型1⁽³⁾的能量最低; 构型的拉曼活性和红外活性均受其自旋多重度和几何形态的影响; 构型1⁽¹⁾和2⁽¹⁾在红外光谱图和拉曼光谱图中的分布趋势相似; 相比于单重态构型而言,构型1⁽³⁾在红外光谱图和拉曼光谱图中的最高峰和次高峰分别发生了蓝移和红移.     

Zn掺杂MoS2的构型、电子结构及电催化析氢性能的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法对二硫化钼(MoS₂)完整表面和不同掺杂浓度下过渡金属Zn原子掺杂MoS₂表面(Zn-MoS₂)的构型、电子结构及其电催化析氢性能进行了研究.研究结果表明:与MoS₂完整表面相比,Zn掺杂单层MoS₂的氢吸附吉布斯自由能(-0.09 eV)明显减小,接近理想值(约0 eV),表现出优异的析氢催化反应性能.电子结构研究结果表明:Zn掺杂MoS₂表面后,体系费米能级附近出现了Zn-3d轨道的带隙态,这表明有效调控了MoS₂催化材料的电子结构.在费米能级附近还出现了与Zn原子相邻的S原子的3p轨道的新电子态,可有效增强S-3p轨道和H-1s轨道的重叠,从而提高吸附氢的性能、优化电催化析氢性能.进一步对不同Zn掺杂浓度下Zn-MoS₂体系的研究结果表明提高Zn掺杂浓度仍能保持优异的电催化析氢反应性能.该文通过引入不同Zn掺杂浓度的方法,对MoS₂电催化剂的电子结构进行调控,从而有效提升电催化析氢反应性能.