基于密度泛函理論的鎳氫團(tuán)簇結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的研究.pdf

1、金屬原子和非金屬(如H、B、P、S、C等)原子組成的團(tuán)簇具有特殊的電子結(jié)構(gòu)和高熔點(diǎn)、高硬度、超導(dǎo)、潤(rùn)滑、細(xì)化及催化等特性，被廣泛的應(yīng)用于無(wú)機(jī)化學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域。H吸附在Ni，Pd等過(guò)渡金屬表面的過(guò)程是催化、腐蝕、儲(chǔ)氫等化學(xué)反應(yīng)的主要步驟。過(guò)渡金屬與氫的相互作用是材料科學(xué)中的一個(gè)基本的研究課題，氫與過(guò)渡金屬鎳團(tuán)簇的結(jié)合在該領(lǐng)域具有一定的代表性。 本文利用基于密度泛函理論的第一原理方法，采用BLYP交換關(guān)聯(lián)函數(shù)和綴加極化函數(shù)的雙數(shù)

2、值原子基組DNP，對(duì)鎳氫混合小團(tuán)簇進(jìn)行了全電子的自旋非禁制的計(jì)算，作了以下兩個(gè)方面的研究： (1)NinH(n≤13)混合團(tuán)簇的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和電磁特性的研究。 (2)NinH2(n≤9)混合團(tuán)簇的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和電磁特性的研究。 對(duì)這些團(tuán)簇的多種低能態(tài)同分異構(gòu)體，進(jìn)行了DFT水平上的幾何優(yōu)化，計(jì)算得到了NinH(n≤13)和NinH2(n≤9)團(tuán)簇的基態(tài)結(jié)構(gòu)及其近簡(jiǎn)并的同分異構(gòu)體序列。 對(duì)NinH(n≤13)團(tuán)簇的

3、穩(wěn)定結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)氫原子的結(jié)合方式隨鎳團(tuán)簇的尺寸發(fā)生變化：當(dāng)2≤n≤8時(shí)，氫原子偏向于橋位結(jié)合；當(dāng)9≤n≤13時(shí)，氫原子最易面位結(jié)合。氫原子的加入使Nin的磁性發(fā)生了變化，除Nin(n=3，4)的磁性增強(qiáng)外，Nin(11=2，5-13)的磁性都減弱了。通過(guò)計(jì)算團(tuán)簇結(jié)合能的二階差分發(fā)現(xiàn)NilOH團(tuán)簇具有較高的穩(wěn)定性。 對(duì)于NinH2(n≤9)團(tuán)簇，兩個(gè)H原子最可能結(jié)合在Nin(n≤9)的兩個(gè)鄰位上，從而使一個(gè)Ni原子能與兩個(gè)H