团簇Co3MoS电子性质密度泛函分析

为了探究微观状态下,团簇Co3MoS内部电子的变化情况及其流动机理,在B3LYP泛函高水平条件下,采用Lanl2DZ基组对团簇Co3MoS的电子性质进行了分析.优化分析后得到8种稳定构型,其中二重态和四重态各4种,含有四棱锥型、三角双锥型、单帽三角锥型3种形态.通过对团簇Co3MoS的电荷、布居数、原子及原子间的电子自旋密度和自旋密度图进行分析,可以得到:金属原子Co和Mo一般作为电子供体,非金属原子S一般作为电子受体,金属原子的存在对构型内部电子流动的贡献最大;团簇Co3MoS各原子主要由p轨道接受电子,s轨道提供电子,d轨道较为复杂,既有构型接受电子又有构型提供电子;α电子和β电子的分布情况对构型的稳定性会有一定的影响.     

非晶态合金Co_3B_2稳定结构、组成和电子性质

利用密度泛函理论(DFT)方法,在B3LYP/Lan12dz水平下,对设计出的十几种可能存在的构型分别在二、四重态下进行了全参数优化计算和频率验证,最终获得了6种稳定构型,其中二重态2种,四重态4种。对这些稳定构型的能量、组成和电子性质进行分析,结果表明:团簇Co_3B_2能够稳定存在的几何构型有平面形、三角双锥、单"帽"三角锥和变形四方锥;其中具有单"帽"三角锥结构的构型1~(2)最为稳定;团簇构型随能量的逐渐升高,所占比例逐渐下降,其中构型1~(2)所占比例最大,为27.11%;Co和B原子的电子得失与团簇Co_3B_2构型和重态密切相关;Co原子的3d,4s轨道对原子间成键有较大贡献。     

团簇NiMo_3P的稳定性及成键分析

在B3LYP/Lanl2dz水平下,运用密度泛函理论(DFT)对团簇Ni Mo_3P进行优化计算,得到四重态4种、二重态5种,共9种稳定构型.其中三角双锥型为团簇Ni Mo_3P的优势构型.对团簇Ni Mo_3P的稳定性与键长、键级进行研究,结果表明:构型1(4)的热力学稳定性最好,自发形成的趋势最大;团簇Ni Mo_3P各原子间成键强度大小顺序为Ni—P键Mo—P键Mo—Mo键Ni—Mo键;金属原子与非金属原子间的成键强度、对团簇稳定性的贡献度远大于金属-金属原子,但金属原子间的成键对于团簇Ni Mo_3P稳定性的贡献同样不可忽略.     

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Co3MoS成键及热力学稳定性分析

[目的]研究微观状态下团簇Co3MoS稳定性的影响因素.[方法]在二、四重态下应用密度泛函理论对团簇Co3MoS进行优化分析,一共得到8种稳定构型.[结果]通过对校正能和吉布斯自由能等能量参数进行分析得出:团簇Co3MoS热力学稳定性最优构型为单帽三角锥型的构型1(4),该构型相比其他构型更易形成.通过对键长和键级采用多种处理方法综合分析得出:金属与非金属原子间的成键强度对团簇稳定性的影响大于金属与金属原子间成键强度对稳定性的影响,其中Mo-S键对团簇Co3MoS总成键键级贡献率是最大的,同时两个金属原子间的成键依然对团簇Co3MoS的稳定性起到了一定的促进作用.[结论]得出了金属与非金属原子间的成键对团簇Co3MoS热力学稳定性影响较大.     

团簇CoFe2BP的结构及催化性质

利用DFT(密度泛函理论)方法,在B3LYP/Lan12dz水平下,对Co Fe2BP团簇的二十几种可能构型进行全参数优化和相关频率计算,共获得二、四重态稳定构型各5种,对这些构型的立体结构及其能量、成键情况和催化活性等性质进行了分析,得出如下结论:(1)在Co Fe2BP团簇的各优化构型中,构型1(4)的稳定性最好,四重态的稳定性要大于二重态的,多重度对构型稳定性影响较大;(2)金属原子与非金属原子之间的成键对构型的稳定性起主要作用,其中金属原子与B原子更易成键,B、P原子之间存在近距离接触;(3)金属原子Fe和Co是Co Fe2BP团簇前线轨道的主要贡献者,Fe和Co原子是催化剂潜在的活性位;(4)具有近似平面型结构的构型4(2)和4(4)表现出良好的催化加氢活性。     

团簇Mo3S4的成键及电子性质

为研究团簇Mo3S4的成键作用及电子性质,以密度泛函理论为基础,在B3LYP水平上进行优化计算,得到8种稳定构型,其中单、三重态各4种.对键长、键级、电荷量以及电子自旋密度分布分析表明,各构型中成键强度由大到小为:金属-非金属键(Mo-S)>金属-金属键(Mo-Mo)>非金属-非金属键(S-S);其中Mo-S键作为稳定性的主要贡献者,具有较强的成键作用.团簇呈电中性,且电子均由Mo原子流向S原子,电子流动性的大小为:3(1)<4(3)<2(3)<2(1)<1(3)<1(1)<4(1)<3(3).构型1(3)的电子自旋密度图的对称性与重叠程度均优于其他三重态构型,由此说明构型1(3)的稳定性最好.     

非晶态合金Fe40Co40P20局域结构及电子性质

利用密度泛函理论(DFT)方法,在B3LYP/Lanl2dz水平下,对原子簇Fe2Co2P中40种可能存在构型在二、四重态下进行全参数优化和频率验证,获得了18种稳定构型,分别对其能量、几何参数和电子性质进行了详细分析。结果显示:原子簇Fe2Co2P能够稳定存在的几何构型中既得到了单"帽"四面体和三角双锥的立体构型,又得到了五边形和菱形的平面构型;原子簇Fe2Co2P中金属和类金属之间的成键立体构型强于平面构型,立体构型中成键主要是由金属和类金属提供的,平面构型中金属与类金属之间及金属与金属之间对成键的影响相差不大;从电子性质得出影响因素主要是几何构型及金属与类金属的成键数目,P所带相对电荷量与其周围成键金属原子数成正比。     

团簇NiCo2S4的电子性质

依据密度泛函理论在B3LYP/Lan12dz水平下对团簇NiCo2S4进行优化计算,确定12种优化构型,并对其电子性质进行分析.团簇NiCo2S4整体呈电中性,其内部电子均从Ni、Co原子流入S原子,且从s轨道流向p、d轨道.Ni、Co原子均是电子供体,S原子是电子受体.构型1(3)电子流动性最强,构型1(1)电子流动性最弱,且三重态整体电子流动性强于单重态.Ni-4s轨道和Co-4s轨道对团簇NiCo2S4整体电子流动性贡献最大,而S原子三个轨道贡献均较小.稳定性与电子密度分布有关,电子密度分布对称性越好,且α电子云和β电子云重叠程度越高的构型越稳定.     

团簇Ti3B2结构稳定性、成键及电子性质

为了解Ti-B体系的性质,采用密度泛函理论中B3LYP的方法对团簇Ti_3B_2的单、三重态进行全参数优化计算和相关频率的计算验证,得出8种稳定构型。对这些稳定构型的结构、成键情况以及电子性质进行分析。其中构型1~((3))的稳定性是所有优化构型中最好的,构型2~((3))和3~((3))互为对映异构体;Ti-B键对团簇Ti_3B_2的稳定性起重要作用;团簇Ti3B2中所有构型的电子都是由Ti原子流向B原子。     

非晶态合金Fe_(40)Co_(40)P_(20)局域结构及电子性质

利用密度泛函理论(DFT)方法,在B3LYP/Lanl2dz水平下,对原子簇Fe2Co2P中40种可能存在构型在二、四重态下进行全参数优化和频率验证,获得了18种稳定构型,分别对其能量、几何参数和电子性质进行了详细分析。结果显示:原子簇Fe2Co2P能够稳定存在的几何构型中既得到了单帽四面体和三角双锥的立体构型,又得到了五边形和菱形的平面构型;原子簇Fe2Co2P中金属和类金属之间的成键立体构型强于平面构型,立体构型中成键主要是由金属和类金属提供的,平面构型中金属与类金属之间及金属与金属之间对成键的影响相差不大;从电子性质得出影响因素主要是几何构型及金属与类金属的成键数目,P所带相对电荷量与其周围成键金属原子数成正比。     

团簇CoMg_2B_2的结构稳定性、成键及电子性质研究

在B3LYP/Lan12dz水平下分别以二、四重态对团簇CoMg_2B_2存在的所有构型进行全参数优化。排除虚频和相同构型后,得出7种优化构型。其中,二重态构型4种,四重态构型3种。对团簇CoMg_2B_2分析后得到以下结论:构型1(2)和1(4)分别是二重态和四重态下最稳定结构;Mg-B键和Co-B键有较强的成键作用;不管是二重态构型还是四重态构型,Co-B键和B-B键的键级都有一定的拮抗作用;所有构型的电子都是由Mg原子流向Co原子和B原子;优化构型中电子流动性大小的排序为:4~((2))>3~((4))>2~((4))>3~((2))>1~((4))>1~((2))>2~((2))。     

团簇Co3FeP的热力学稳定性及电子性质

以团簇Co3FeP为非晶态合金Co-Fe-P三元体系的局域模型,研究其热力学稳定性和电子性质.团簇Co3FeP共有9种优化构型,分别为平面五边形、三角双锥型和戴帽三棱锥型,其中单重态4种、三重态5种.构型1(3)的热力学稳定性最好,三重态比单重态的热力学稳定性好.Co原子易得到电子,P原子易失去电子,构型2(1)的电子转移能力最强.在Co原子和Fe原子内部,电子由4s轨道流向3d和4p轨道,且4s轨道对Co原子和Fe原子的电子转移贡献最大,构型的重态对Fe原子得失电子有影响.在P原子内部,电子由3s轨道流向3p和3d轨道,且3s轨道对P原子的电子转移贡献最大.     

Co-Fe-B非晶态合金成键及电子性质的DFT研究

利用密度泛函理论(DFT),通过团簇Co2FeB2,CoFe2B2的优化和计算,研究Co-Fe-B非晶态合金成键及电子性质.结果表明:团簇Co2FeB2(富Co)中主要的电子流向为B→Co,B→Fe,而团簇CoFe2B2(富Fe)电子流向多样化,这导致富Co合金中键级比例分布不均匀,而富Fe合金中键级比例相对均匀;另外,金属与B原子成键对合金稳定性的贡献最大,而两种团簇的M(max)-B与Co-Fe键协同作用相反:富Co团簇中Co-B与Co-Fe成键强度同增同长,而富Fe团簇中Fe-B与Co-Fe成键强度相互抑制.以上结论在一定程度上解释了富Co合金热稳定性差的现象.另外,B原子使富Fe团簇空间结构、成键以及电子流动方向更加复杂,使合金非晶态化增加.Co-Fe-B非晶态合金中存在B原子之间近距离接触,希望此结论不久后得到实验验证.     

团簇Co_5B_2反应活性的DFT研究

采用密度泛函理论对团簇Co_5B_2在B3LYP/Lan12dz水平下进行研究,在考虑电子的自旋多重度的情况下对其结构、能量和前线轨道研究后得出以下结论:团簇Co_5B_2的8个稳定构型在二、四重态下具有3种结构,以单"帽"四角双锥结构为主;构型1~((2))能量最低,结合能最大,结构最稳定;团簇Co_5B_2的HOMO-LUMO图、能隙差和库普曼斯定理一致说明二重态构型的反应活性随能量的升高而增强,其中构型4~((2))最强,四重态构型除1(4)外,其余构型随能量的升高反应活性降低,其中构型2~((4))的反应活性最强。     

非晶态合金Co3BP局域结构、成键及电子性质

利用密度泛函理论（DFT）方法,在B3LYP/Lan12dz水平下,对构造出的十几种可能构型分别在二、四重态下进行全参数优化计算和频率验证,最后获得5种稳定构型。对这些稳定构型的能量、几何参数和电荷进行分析,结果表明：原子簇Co3BP能够稳定存在的几何构型中有三角双锥和四方锥构型;其中,三角双锥构型1^（2）最为稳定;团簇构型的稳定与B和P原子的近距离作用有密切关系,此微观结构特征希望不久得到实验证实;Co和B两原子间的作用要强于Co和P两原子间的作用,此结论与实验结果一致;Co-B键和Co-P键对原子簇Co3BP稳定性贡献起主要作用;B原子得电子,P原子失电子,Co原子的电子得失情况与团簇Co3BP构型密切相关。     

团簇Ti3P2结构及成键特点

为了进一步了解Ti-P体系的性质,应用密度泛函理论方法,在B3LYP/Lan12dz的基础上,对团簇Ti_3P_2进行构型优化和虚频筛选,得到了7种稳定构型,其中单重态5种,三重态2种。团簇Ti_3P_2存在4种稳定几何构型,分别为平面五边形、戴帽三角锥、四棱锥和三角双锥;根据能量、键长和键级的综合比较得到,三角双锥构型1(1)最稳定;大多数稳定构型以单重态形式存在;团簇构型随能量的增加,结构稳定性降低,反应3Ti+2P→Ti_3P_2的自发性在不断减小;Ti-P键键级占总键级的比例最高,所以团簇Ti_3P_2中金属-非金属键(Ti-P)是主要的贡献者。     

团簇Sc_3B_2的结构与性质

利用密度泛函理论(DFT),在B3LYP/Lan12dz赝势基组水平下对团簇Sc_3B_2的二、四重态进行全参数优化计算和相关频率的计算验证,得出7种稳定构型。对这些稳定构型的能量、结构、成键情况和电荷进行分析,结果表明:团簇Sc_3B_2的优化构型以三角双锥型、戴帽三角锥型和四角锥型为主,仅一个平面五边形;所有优化构型中构型1~(2)的稳定性最好,二重态的稳定性均高于四重态的稳定性,多重度对结构稳定性影响较大;Sc-B键对团簇Sc_3B_2的稳定性起重要作用;金属原子Sc是团簇Sc_3B_2前线轨道的主要贡献者,是潜在的活性位点。     

团簇Mn3BP成键及磁性

为对原子簇Mn_3BP的成键方式及其磁学特性进行分析,从轨道杂化角度研究其成键方式,从电子结构角度研究其磁性。研究表明:除构型5(4)、2(2)和4(2)外,其余构型B、P原子间均存在s-s和p-p杂化;p-d-p-p和p-p-p强杂化是导致各构型Mn-P和Mn-B成键较强的原因之一。结构相似的团簇构型,其态密度分布及在各处的贡献也相近。团簇的磁性主要由Mn-3d轨道成单电子贡献。研究发现,团簇构型的s轨道的电子分布在能量0eV附近出现了电子自旋状态的转变。非金属原子B、P使团簇的磁性降低,四重态构型的磁性均高于二重态。     

团簇Co4P的热力学稳定性及电子性质

运用密度泛函理论,对团簇Co_4P在B3LYP/Lanl2dz水平下进行全参数优化和频率验证,排除含虚频和相同的构型后,最终得出6种稳定的优化构型,其中构型1~((2))最为稳定;各构型的能量由低到高依次为1~((2))1~((4))2~((2))2~((4))3~((2))3~((4)),且各构型的热力学稳定性相差不大;团簇Co_4P的电子转移方向为P→Co;各优化构型电子转移能力的大小关系为3~((4))2~((2))3~((2))1~((4))1~((2))2~((4));团簇Co_4P大部分电子的流向是由P-3p轨道和Co-4s轨道流向Co-3d轨道;Co-4s轨道与Co-3d、Co-4p轨道的布居数同时存在拮抗作用,Co-3d和Co-4p轨道的布居数存在协同作用;各构型轨道布居数变化量的波动范围较小。