NixFe（x=1—5）原子簇稳定结构的DFT研究

用DFT(密度泛函理论)方法对原子簇NixFe(x=1-5)的几十种可能构型进行优化计算，并对这些优化构型的能量和稳定性进行了分析比较。结果表明，原子簇NixFe(x=1-5)变形空间对称构型最稳定，而且成键主要由Ni-Fe键提供。     

NixFe(x=1-5)原子簇稳定结构的DFT研究

用DFT(密度泛函理论)方法对原子簇NixFe(x=1-5)的几十种可能构型进行优化计算,并对这些优化构型的能量和稳定性进行了分析比较.结果表明,原子簇NixFe(x=1-5)变形空间对称构型最稳定,而且成键主要由Ni-Fe键提供.     

原子簇Ni_xB_2(x=1～4)局域结构和性质

为寻找更优良的催化剂,依据实验及相关文献设计了一系列的原子簇NixB2(x=1～4)模型,利用密度泛函(DFT)方法对所设计的构型进行理论计算,模拟非晶态合金Ni-B体系的局域结构;利用优化后的稳定构型,对其键级、键长、电子性质及催化性质进行分析。结果表明:在原有文献的基础上,本文得到了原子簇NixB2(x=1～4)更多的不同稳定构型。原子簇NixB2(x=1～4)结构的稳定性主要由Ni-B键提供,Ni-Ni键和B-B键起辅助作用。在优化出的NixB2(x=1～4)原子簇模型中,综合费米能级和态密度的研究,发现原子簇NixB2(x=1～4)态密度的最高峰都大致出现在相同的-3.8～-5.0eV能级范围内,与非晶态合金中组分的含量无关。在催化过程中,Ni3B2构型和Ni4B2构型具有良好的催化性质。     

Heusler合金Co_(2-x)Fe_xVAl的电子结构、磁性和半金属性研究

基于密度泛函理论(DFT),使用广义梯度近似(GGA)研究了Heusler合金Co_(2-x)Fe_xVAl在不同Fe掺杂比例x时的电子结构、磁性和半金属性。结果表明,随着Fe掺杂比例x的增加,合金的晶格常数和磁矩均线性降低,分别满足了Vigard和Slater-Pauling规律;当x=1时,CoFeVAl合金的总磁矩与Co_2VAl(x=0)相比降低了50%,虽然费米面处出现了少量的态密度,丧失了半金属性,但其自旋极化率高达90%,仍被认为是一种很好的自旋电子学材料;此外,自旋向下带带隙宽度随x的增加逐渐变小,费米面向导带底移动,这不仅与X位原子间相互作用有关,还可能与Y位原子的轨道位置相关。     

钙钛矿型催化剂LaMO3的结构与水汽转化反应的催化活性

用柠檬酸络合法制取了LaMO_3(M=Cr,Fe,Co,Ni)与La_(1-x)Sr_xFeO_3(x=0.1～0.4)系列化合物。X射线衍射(XRD)分析表明,LaMO_3(M=Cr,Fe,Co,Ni)与La_(1-x)Sr_xFeO_3(x=0.1～0.3)均为单相钙钛矿型复合氧化物;x=0.4时,有少量SrFeLaO_4与钙钛矿相共存。在300～500℃范围内水蒸汽转化反应催化活性顺序为:LaCoO_3>LaNiO_3>LaFeO_3>LaCrO_3,400℃时La_(1-x)Sr_xFeO_3系催化活性随x值的递增而下降。上述活性变化规律与催化剂晶格中氧结合能有关,晶格氧结合能愈低,催化活性愈好。文中对钙钛矿型催化剂上水汽转化反应的机理作了初步探讨。     

TbFe10.5-xMnxMo1.5化合物的结构和磁性

用X射线和磁性测量研究了Mn替代Fe对TbFe10.5-xMnxMo1.5型金属间化合物的结构和磁性的影响。X射线衍射表明：TbFe10.5-xMnxMo1.5(x=1．5，2．0，3．0，4．0，5．0)化合物均为TnMn12型四方结构，晶格常数和单胞体积均随Mn含量增加而增大。磁性测量表明：TbFe10.5-xMnxMo1.5（x=1．5，2．0，3．0，4．0，5．0)化合物的居里温度和过渡金属次晶格磁矩随Mn含量的增加而逐渐降低；x=3．0化合物的热磁曲线上出现一个非零磁矩的类似补偿点；在4．5K温度下，化合物的饱和磁矩随Mn含量的增加而缓慢减小；x=3．0时达到最小值，然后又随Mn含量的增加而迅速增大。     

原子簇NiFeB2稳定结构与成键性质的DFT研究

利用DFT方法在B3LYP／Lan12dz水平下对原子簇NiFeB2的单、三重态的各种可能构型进行全参数优化．计算结果表明：单重态有三个稳定构型，三重态有四个稳定构型，且三重态比单重态稳定，这一点与NiFeB2具有磁性一致；在簇中Ni—B和Fe—B有强烈相互作用，Fe—B间作用力大于Ni—B间作用力；从热力学数据计算可知，原子簇NiFeB2比相应的原子簇NiB2和FeB2稳定．     

原子簇Fe3BP异构体稳定性的DFT研究

利用含相关能校正的DFT方法在B3LYP／Lard2dz水平下，对原子簇Fe3BP16种可能构型进行单重态下的全参数优化和频率计算，分析比较了优化结果的能量、结合能和过渡态．结果表明：原子簇Fe3BP有5种稳定异构体，具有立体构型的异构体1、2、3和4共存的可能性较大，其中异构体1最稳定，而平面结构的异构体5存在的可能性较小。     

Fe1-xCox合金电子结构和磁性的理论研究

Fe1-xCox合金的磁性强烈依赖于合金的结构以及合金中Fe、Co的含量．该文从第一性原理出发,应用线性缀加平面波(LAPW)的方法,计算了Co含量分别在x=0．00,0．25,0．50,0．75,1．00时合金的电子结构和磁性．随着x值的增大,合金中原子总的平均磁矩和Fe原子的平均磁矩都呈现出先增加后减小的趋势,而Co原子磁矩在不同成分下基本保持不变．计算结果和试验结果较好地解释了Fe1-xCox合金的磁学性质．     

Mossbauer spectra and magnetic properties of amorphous (Fe_(1-x)Co_x)_(77.5)Nd_4B_(18.5) alloys

本文研究了非晶合金(Fe_(1-x)Co_x)_(77.5)Nd_4B_(18.5)(0≤X≤1.O)的~57Fe穆斯堡尔谱和磁的特性.假设Co原子磁矩保持1.21μB,则Fe原子磁矩随着含量X的增加而增加.Fe磁矩的增加与Fe的平均超精细场的增加是一致的.当Co含量在x=0.7时居里温度达最大值,在室温下,晶体化的FeCoNdB合金在Co含量较小时有高的矫顽场和能积.     

（Ga）12N,（Ga）12B荷电团簇的电子结构与磁性

基于第一性原理,在密度泛函理论框架下,用广义梯度近似（GGA）研究20面体（Ga）12B,（Ga）12N荷电团簇的电子结构与磁性,系统计算了束缚能BE、中心原子到表面原子的间距、最高占据轨道（HOMO）、最低未占据轨道（LUMO）及其能隙,分析了（Ga）12B,（Ga）12N荷电团簇表面到中心原子间距、束缚能和HOMO与LUMO间的能隙随掺杂原子掺杂位置、带电情况不同的变化.研究表明,具有Ih对称性结构的荷电团簇更稳定,统除Ih对称性结构（Ga）12B1＋荷电团簇有磁性外,其它均无磁性.     

（Ga）12N,（Ga）12B荷电团簇的电子结构与磁性

基于第一性原理,在密度泛函理论框架下,用广义梯度近似（GGA）研究20面体（Ga）12B,（Ga）12N荷电团簇的电子结构与磁性,系统计算了束缚能BE、中心原子到表面原子的间距、最高占据轨道（HOMO）、最低未占据轨道（LUMO）及其能隙,分析了（Ga）12B,（Ga）12N荷电团簇表面到中心原子间距、束缚能和HOMO...     

一个多酸超分子化合物的合成与表征

为了研究在水热反应体系中铁原子的价态变化,通过水热方法合成了一个化合物(H3O)[Fe(2,2'-bipy)3]2[FeW12O40]·7H2O。X-ray单晶衍射仪测定该化合物具有三维超分子结构,其中阴离子[FeW12O40]5-和水簇通过氢键形成一维链状结构,热重分析表明:水簇(H2O)12的存在对化合物的稳定性起到了关键的作用,通过价键计算和磁性分析可以确定铁离子存在混合价态。     

X掺杂团簇Bn+1(n=1~11; X=Be, Mn)的密度泛函研究

本文利用密度泛函理论对BnX(n=1~11; X=B, Be, Mn)基态结构、稳定性、电子构型与磁性开展了系统研究. 结果表明: 团簇BnX( n=5~11; X=Be, Mn)中的X原子均位于高配位,BnBe的基态构型为多重度为1或2的低重态;团簇BnX的平均结合能均随尺寸的增大而逐渐增大,n取值相同时,Bn+1团簇的平均结合能最高. HOMO-LOMO能隙结果表明, 掺杂铍原子、锰原子有利于提高纯硼团簇的化学活性;团簇BnBe中的Be原子是电荷的受体,团簇BnMn中Mn原子轨道电子表现出显著的spd杂化;团簇BnX (X=B,Be)中的开壳层结构磁矩主要由2p轨道贡献. 团簇BnMn均为开壳层结构,总磁矩主要由Mn3d轨道贡献. 随着团簇BnMn尺寸的增大,Mn原子的配位数增大,B-Mn平均键长增大,Mn3d轨道磁矩减小而导致团簇的总磁矩减小.     

玻璃转变时非晶合金微观结构演变的新进展

在玻璃转变时,金属玻璃只吸收少量热量(与结晶化相比)却引起其物理和力学性能的巨大变化.为了研究玻璃转变时的原子结构演变,采用原位同步辐射X射线的方法测定了在温度连续变化的情况下Zr-Cu-Al金属玻璃的结构函数.纵观本研究:该材料原子级的热膨胀比宏观热膨胀要小,而且在玻璃转变温度以上时明显增大;超过玻璃转变温度时,最近邻原子对中键长较长的原子对数量的变化率!N/N0(N0代表原子对的数量)明显变大.此类现象既可以用我们建立的过渡区链接团簇的非晶原子结构模型解释,又有力地支持此模型.该模型包含三个主要部分:1)原子紧密结合的团簇;2)团簇之间的自由体积;3)连接团簇的过渡区.     

锆基非晶态合金的稳定性

设计了46个模拟非晶态合金SiC和ZrC的原子簇，在密度泛函理论（DFT）水平上，定义了原子簇的相对结合能RBE，依据RBE确定出平衡原子簇构型，并由此讨论了SiC增强剂的作用及SiC和ZrC相互转化的可能性．在平衡原子簇基础上更高精度的量子化学计算结果表明，Zr原子向C原子的电荷转移对ZrC层非晶态合金的稳定性有重要作用。     

笼形水合簇中水分子对与氢键能的关系

对随机产生的一系列5¹²、5¹²6²和4³5⁶6³笼形水合簇,使用DFT/B97D/6-311++g （2d,2p）以及DFT/M052X/6-311++g （2d,2p）方法计算其能量,并讨论了这3种笼形水合簇中不同水分子对的分布与氢键的键能、笼形水合簇稳定性之间的关系。结果表明,对于3种笼形水合簇,若只考虑近邻水分子对中心水分子对的影响,则各笼形结构中只有4种氢键类型,只要确定其中1种氢键类型的个数,其他3种氢键类型的个数也可以被确定;3种笼形水合簇中氢键的平均能量和单个氢键的平均能量都随n（1221）值的增大而增加;但是在n（1221）值相同时,不同笼形水合簇中单个氢键的平均值几乎相同;当n（1221）值不同时,不同笼形水合簇的氢键网络能量出现重叠,说明笼形水合簇稳定性与4种氢键类型的分布值之间无严格对应关系。     

超临界水中碳酸钾成核机理的分子动力学模拟

针对超临界水对催化剂成核过程的影响机制问题,采用分子动力学模拟方法系统研究K2,CO3在不同温度和密度的超临界水中的成核过程.通过对体系的相互作用能、径向分布函数、配位数及体系氢键网络结构变化的分析,揭示了在K2,CO3成核过程中K+、CO32-与水分子间的相互作用机理.结果表明:在超临界态下,随着温度的升高、密度的降低,水溶液体系氢键结构破坏,水分子与K+和CO32-的作用急剧降低,K+和CO32-在静电作用下可冲破水分子的静电屏蔽,从而碰撞聚合形成离子对,继而进一步团聚成核;体系温度越高、密度越小,K2,CO3越易形成小而分散的团簇.     

MSn_（10）（M=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni）团簇的稳定性和磁性研究

采用密度泛函理论（density functional theory,DFT）中的广义梯度近似（generalized gradient approximation,GGA）对Sn11团簇的4种同分异构体（对称性分别为D5h,D5d,D4h,D4d）的几何结构、电子结构计算研究,得出对称性为D5d的团簇最稳定.将Sn11团簇的中心原子替换成过渡金属原子成为MSn10（M=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni）团簇,对其稳定性和磁性进行了分析.在Sn11团簇中将中心原子替换成过渡金属原子后,束缚能都变小了,说明过渡金属原子的替换提高了原锡团簇的稳定性,其中NiSn10团簇的束缚能最小,稳定性最强.过渡金属原子都具有一定的磁性,当把这些原子掺入锡团簇后,过渡金属原子的磁性都有所减弱,其中MSn10（M=Sc,Ti,V,Ni）团簇的磁性完全消失,其原因在于掺杂后,团簇中各原子的电荷分布发生了变化.     

过渡金属原子簇化合物金属-金属成键作用的研究(二)──金属间成键强度与电子光谱的联系

本文提出由电子光谱数据拟合得到双桥基双核钼（Ｖ）簇合物金属──金属键能ＥＭＭ的新方 法，并由ＥＨＭＯ计算结果加以验证。