导读:本文包含了硼团簇论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:硼团簇,硼墨烯,电子结构,光电子能谱
硼团簇论文文献综述
李婉璐,胡憾石,赵亚帆,陈欣,陈藤藤[1]（2018）在《硼团簇及其材料化学研究进展(Ⅰ):硼墨烯》一文中研究指出位于元素周期表中的第五位元素硼,其丰富的化学结构和多样的成键方式仅次于有机化学和生物科学中的核心元素——碳元素.硼的缺电子性质导致其必须通过多中心键的方式共享电子以平衡体系的电子分布,因此硼团簇多具有独特的几何结构和电子离域的成键特性.近年来,硼团簇及其材料的研究越来越受到人们的重视,并取得了一系列研究成果.通过实验和理论计算,发现小尺寸的硼团簇多具有平面结构.2014年,王来生与李隽两个研究团队合作发现了中心含六元环孔的平面B_(36)~-团簇并由此提出了硼墨烯(borophene)概念,为二维硼材料的发展提供了新的研究方向.最近中美科学家同时在金属衬底上合成了单层硼墨烯,使得二维硼材料备受关注.鉴于硼的缺电子特性,可以借助于金属掺杂等方式形成各种不同的金属硼化物结构.具有完美平面结构的CoB_(18)~-团簇以及准平面的RhB_(18)~-团簇的发现推动了金属掺杂硼墨烯(metallo-borophene)研究的发展.本文从实验和理论两个方面,对具有平面或准平面结构的纯硼团簇、金属掺杂硼团簇、二维无限延伸硼墨烯材料等进行了介绍和总结,并展望了硼团簇二维材料的研究前景和潜在应用.(本文来源于《中国科学:化学》期刊2018年02期）
罗雪梅[2]（2017）在《中等尺寸硼团簇及其金属掺杂复合物研究》一文中研究指出随着计算化学的快速发展,理论模拟在预测和探索新颖团簇结构与性质方面展现出独特的优势。近年来,硼及硼基纳米材料结构与性质的研究备受学界关注,硼与碳在结构与性质方面体现出一定的相似性又存在显着差异。本论文结合第一性原理理论计算和光电子能谱(PES)实验,对尺寸选择的裸硼团簇B26-/0及过渡金属掺杂硼团簇NiB13+/-的几何结构、成键模式以及光谱性质等进行了系统的研究。论文的主要内容和结论如下:1.具有六元环孔洞的最小裸硼团簇B26-/0实验和理论研究目前,研究负离子裸硼团簇的几何结构与光谱性质主要采用第一性原理理论计算与光电子能谱实验相结合的方法。负离子硼团簇Bn-(n=3-25,27-30)在气相光电子能谱实验上均呈平面或准平面全局极小结构,其中B27-是实验上看到的第一个含六元孔洞的负离子硼团簇。在Bn-(n=3-30)尺寸范围内,B26-由于其复杂的PES光谱和势能面结构,一直未能得到实验表征。本论文通过分析B26-的光电子能谱,并结合严格的理论计算以及广泛的全局极小结构搜索,对B26-几何结构、成键特征以及光谱性质进行了探索。采用PBE0、CCSD(T)方法对搜索得到的备选异构体进行相对能量的计算,TD-PBE0方法进行光电子能谱模拟并与实验谱图对照,发现在气相光电子能谱中,至少存在叁个具有不同几何结构特征的异构体(I、II、III)。异构体I(C1,2A)在实验温度范围内具有最低的吉布斯自由能,是实验上看到的主要异构体,B26-(I)是几何中心带有六元环孔洞的最小准平面负离子硼团簇。异构体III(C1,2A)的基态VDE值可以解释实验谱的特征峰X’,是实验光谱上看到的次要异构体。在绝对0 K时,异构体II(C1,2A)是全局极小结构,对实验也有一定的贡献。化学成键分析表明,异构体I是多环碳氢化合物C17H11+的全硼类似物,它们都具有类似的8个离域π轨道。2.半夹心NiB13+和完美平面NiB13-理论研究已知较小尺寸的裸硼团簇为平面或准平面结构,它们可以作为配体与过渡金属形成新型的配位化合物。早期理论计算结合实验的方法对硼团簇掺杂金属体系的研究表明,金属配位对整个体系的结构、成键及其他性质有重要的影响。B13+团簇全局极小为类似苯分子的双环结构,该结构由内环B3与外环B10组成(B3-B10结构)。通过广泛的全局极小结构搜索和高水平量化计算,发现NiB13+倾向于形成半夹心的极小结构,即Ni原子处于准平面B13结构的中心上方与硼原子进行配位,B13配体发生重排会形成内环B4和外环B9的准平面结构(B4-B9),与在光电子能谱实验中看到的CoB12-、RhB12-的半叁明治结构类似。与此形成显明对照的是,Ni B13-负离子体系最稳定的异构体为完美平面结构,其中Ni原子处于B8环的中心与硼原子作用,形成具有八配位Ni的平面结构Ni∈B13-。此结构类似于文献报道的Co∈B18-全局极小结构,是迄今报道的最小的镍杂硼墨烯团簇。(本文来源于《山西大学》期刊2017-06-01）
赵羚筌[3]（2017）在《锰原子掺杂对小型硼团簇结构及电子性质的影响》一文中研究指出团簇是由原子、分子或离子通过物理和化学相互作用形成的相对稳定的物质。它是介于单个原子或分子和宏观固体之间的新型结构层次,具有新奇的物理化学性质,这些性质随着团簇中的原子数目的不同而发生变化。原子掺杂被认为是增强团簇稳定性,调整团簇结构、改变团簇性质的有效方法。金属掺杂极大的丰富了硼团簇(B)的结构。适合的金属原子掺入,可以使团簇形成新奇的几何结构。由于几何结构和电子因素,不同的金属原子对硼团簇的结构产生不同的影响。本文系统的研究了锰(Mn)原子掺杂对小型硼团簇结构演变的影响。基于广义第一性原理和粒子群优化算法,提出了全局能量最小结构搜索方法,通过这种方法预测了电中性和带不同电荷的小型锰原子掺杂硼团簇MnB_n~Q(n=10-20,Q=0,± 1)的结构。发现锰原子的掺入明显改变了硼团簇的生长行为,导致结构发生变化,电中性和带电荷的硼团簇都由准平面结构转变为环形结构,进而转变为类似笼型结构。相对较小的MnB_n~(-/0/+)(n≤13)团簇倾向形成半夹心型结构,随着硼原子数的不断增加,团簇结构逐渐转变为环形结构,以锰原子为中心的双圆环结构MnB_(16)~(-/0/+),与相邻原子相比具有更好的稳定性。相对较大的MnB_n~(-/0/+)>19)团簇,基态结构变成富勒烯笼型结构。其中,MnB~(20+)具有较高的对称性D_(2d),同时具有良好的热力学稳定性和较宽的带隙,约为4.53 eV。笼型富勒烯MnB~(20+)团簇的稳定性归因于几何契合和18个电子封闭壳层结构的形成。(本文来源于《延边大学》期刊2017-05-25）
徐畅[4]（2017）在《含碳/硼团簇的多中心成键理论研究》一文中研究指出含碳、含硼团簇是纳米化学领域两大类重要的团簇体系。众所周知,一些经典的含碳团簇如苯、二茂铁、富勒烯体系中存在着离域的多中心大π键。由于硼元素的缺电子特征,含硼团簇在成键时同样会通过共用电子对而构成多中心的σ/π键体系。因此多中心键体系是含碳、含硼团簇电子结构中关键的组成单元。不同形式多中心键的存在使得团簇呈现出丰富的几何构型,也是其产生芳香性特征的重要原因。为了探索含碳、含硼团簇中多样化的多中心成键模式,及其与团簇结构和稳定性的密切联系,在本文中我们选择了叁种具有代表性的含碳、含硼团簇-C_(60)二茂铁杂化团簇Ih-C_(60)(FeCp)_(12)、硼氢二元团簇体系BxHy(x+y=20)和硼双环-过渡金属包夹团簇M@B2n(M = Ti,Cr,Fe,Ni,Zn;n = 6,7,8)作为研究对象,采用DFT方法对其几何构型、成键模式和芳香性等进行了探讨,主要包括以下六章内容:第一章,主要概述了一些含碳、含硼团簇的研究现状,包括富勒烯-二茂铁杂化团簇、全硼团簇、硼烷团簇、以及硼-金属杂化团簇。对以上团簇的实验和理论研究进展进行了较为全面的综述,着重探讨了团簇的结构和成键模式,以及含碳、含硼团簇在电子结构特征方面的相似性。此外还对两类团簇内共同存在的多中心键体系进行了概述。第二章,介绍了本文的理论研究中主要涉及的量子化学理论和计算方法。密度泛函理论是本文研究的理论基础,我们从薛定谔方程出发,回顾了 Kohn-Sham方程的建立、交换关联泛函的发展以及赝势方法的主要思想;针对团簇体系的成键分析,我们介绍了叁种经典的化学键分析方法-分子轨道理论、自然键轨道理论和广泛应用于多中心键体系分析的AdNDP方法;最后我们对芳香性理论进行了概述,并介绍了几种经典的芳香性判据。第叁章,C_(60)二茂铁杂化簇Ih-C_(60)(FeCp)_(12)的结构与成键理论研究。在本章的研究中我们构建了具有Ih对称性的C_(60)(FeCp)_(12)团簇,并采用DFT方法对其几何构型和电子结构特征进行了探讨。这种富勒烯衍生物可以看作是由C_(60)碳笼中的每个C5碳环与一个(FeCp)配体配合而构成。理论计算结果表明该团簇在优化后仍能保持Ih对称性,并具有较大的HOMO-LUMO能级差(2.53eV)。但与C_(60)不同的是,C_(60)(FeCp)_(12)团簇内层碳笼的C-C键长趋于一致。进一步的理论研究揭示出该团簇具有与二茂铁分子类似的多中心成键体系,进而表现出一致的电子态密度和芳香性特征,表明了二者电子结构的相似性。因此,C_(60)(FeCp)_(12)可以被看作是12个二茂铁分子的组合。在此基础上,我们设计了由12个Fe(Cp)2分子合成C_(60)(FeCp)_(12)团簇的非传统路径,并计算了其反应能。由于C_(60)(FeCp)_(12)团簇具有与C_(60)类似的几何构型和与二茂铁类似的电子结构,因此可以同时继承两者优异的理化特性,在纳米材料领域具有潜在的应用价值。第四章,硼氢二元团簇B_xH_y(x+y=20)势能面搜索及其结构相图与成键规律研究。由于多样化的多中心键体系的存在,硼氢二元团簇的成键模式和结构都具有柔性。目前文献中已有大量的关于硼氢体系的实验和理论报道,但其结构和势能面随组成的演化规律尚不清楚。为了对其进行探索,我们采用遗传算法在DFT水平上对BxHy(x+y=20)团簇进行了势能面搜索并绘制了体系的结构相图。从相图中我们发现,体系的相对能量呈现出先降低后升高的变化趋势,硼氢比为1:1的B1oH10团簇为能量的转折点,稳定性最高。当x=12,16,20时,B_(12)H_(08),B_(16)H_(04)和B_(20)H_(00)团簇的相对能量出现了明显的波动,表现出特殊的稳定性,是该系列中的幻数结构。总体来看,团簇构型呈现出3D开放式笼状(x=3-9)-3D闭合式笼状(x= 10-16)-不规则3D(x= 17,18)-2D平面/准平面(x= 19,20)的演化规律。进一步的AdNDP化学键分析结果表明,多样化的多中心成键模式是团簇电子结构的重要组成部分。当x≤9时,团簇中主要存在着B-H键、B-H-B氢桥键和Bn多中心键;从x=10开始,氢桥键消失;x=14时,体系内出现B-B单键。氢桥键的消失和B-B键的出现标志着成键模式的转化。我们的研究全面揭示了硼氢二元体系的结构、能量和成键变化规律,可以为硼烷团簇的理论和实验研究提供参考。第五章,硼双环-过渡金属包夹团簇M@B_(2n)(M = Ti,Cr,Fe,Ni,Zn;n = 6,7,8)的理论研究。双环结构的全硼团簇具有轴向和径向上的双重离域π轨道,因此可以作为配体与过渡金属配合,构成硼双环-过渡金属包夹团簇。在本章中,我们采用DFT方法对M@B_(2n)(M = Ti,Cr,Fe,Ni,Zn;n = 6,7,8)团簇进行了理论研究。结果表明该系列中的Ni@B_(12),Cr@B_(14),Ni@B_(14),Cr@B_(16)和Fe@B_(16)五种团簇具有较高的稳定性,并表现出轴向和径向上的双重芳香性。值得注意的是,团簇中硼配体的轴向离域π轨道满足Huckle的(4n + 2)规则,并且不与中心的金属原子相互作用;而硼配体的径向离域π轨道则会与中心金属原子的spd价轨道相互作用而构成spd-π多中心包夹键体系。Ni@B_(14)和Fe@B_(16)的spd-π包夹键体系能够满足18电子规则,使得团簇具有稳定性。由于具有扁平的几何构型,14电子的Cr@B_(14)和16电子的Ni@B_(12)/Cr@B_(16)在z方向上的spd-π离域轨道能级升高而未被占据,因此其电子结构同样保持了稳定性。本章所提出的金属-硼spd-π包夹键体系,是一种特殊的多中心成键模式。我们的研究丰富了含硼团簇的成键理论体系,对硼化学的发展具有一定的理论和实践价值。第六章,我们对全文的研究进行了总结,并对进一步的工作计划进行了展望。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2017-04-01）
郭欢欢[5]（2016）在《碱金属掺杂硼团簇储氢性能的理论研究》一文中研究指出世界经济和人类社会的发展都离不开能源的开发和利用,然而传统的化石燃料如煤、石油、天然气等储量有限,且燃烧过程中会产生CO_x、NO_x、SO_x等气体,造成严重的环境污染。开发和利用新型的绿色清洁能源是解决能源危机和环境问题的主要途径之一。氢能由于其储量丰富、热值高、燃烧产物为水、对环境无污染等优点被认为是一种理想的能源载体。氢能体系的建立主要包括氢的大规模制备、高效储存、安全运输和合理利用等方面,其中氢储存是制约氢能规模化应用的主要技术障碍之一。储氢方法可大致分为物理存储和化学存储两大类,其中物理存储主要为高压气态储氢、低温液态储氢和多孔材料吸附储氢,化学存储主要为金属氢化物储氢等。物理存储储氢量低,且存在一定的安全隐患,化学存储中氢大都以原子形式存在,脱附较为困难。理想的储氢方式为固态储氢材料储氢,氢以分子形式吸附于基底材料中,且吸附能介于物理吸附和化学吸附之间。因此,新型高效的储氢材料成为了储氢领域的研究重点。本论文利用基于第一性原理的密度泛函理论计算方法,研究了碱金属原子掺杂硼团簇的储氢性能,主要内容如下:全硼富勒烯B_(40)团簇是继碳富勒烯C_(60)之后第二个从理论和实验上完全确认的无机非金属笼状团簇,并被命名为硼球烯。其结构是由顶部和底部两个相互交错的B六元环及腰上四个两两相对的B七元环相互融合而成,具有D_(2d)对称性。我们利用密度泛函理论研究了碱金属原子Li和Na掺杂B_(40)团簇的电子性质。Li原子和Na原子结合于B_(40)团簇表面时,金属原子更倾向于分布在六元环和七元环中心位置,且Li原子的平均结合能为2.44 eV,比金属锂的内聚能大,这使得Li原子能稳定结合于B_(40)表面,而不发生团聚,也使得Li原子周围有足够的空间可以用于储氢,这与Ti原子结合于B_(40)团簇表面的情形类似。接下来我们计算了Li原子掺杂B_(40)团簇的储氢性能,计算结果表明氢气分子向Li原子和基底材料间转移了部分电荷,使得氢气分子的成键电子云密度下降,氢键被拉长但没有被破坏,氢仍以分子形式吸附,氢气分子的平均吸附能为0.12 eV,且Li_6B_(40)团簇的储氢质量密度为10.4 wt%。B_(14)团簇是由两个开口的B七元环垂直嵌套构成的笼状团簇,且具有D_(2d)对称性。我们利用基于第一性原理的密度泛函理论计算方法研究了碱金属原子Li和Na掺杂B_(14)团簇的电子特性及储氢性能。Li原子和Na原子分别结合于B_(14)团簇表面时,两种金属原子都更倾向于分布在B七元环底部的B-B桥位,且Li原子和Na原子的平均结合能分别为1.71 eV和1.12 eV,都大于相应金属块体的内聚能,这使得碱金属原子Li和Na掺杂B_(14)团簇能稳定存在。Li_8B_(14)和Na_8B_(14)团簇都能稳定吸附24个氢气分子,相应的储氢质量密度分别为18.6 wt%和12.4 wt%。氢气分子吸附时,氢气分子向金属原子和基底材料间转移部分电荷,两个氢原子间的相互作用变弱,但氢键没有被破坏,金属原子周围产生的电场也使氢气分子极化,这都使得氢能以分子形式稳定吸附于Li原子和Na原子掺杂B_(14)团簇表面,氢的平均吸附能分别为0.22 eV和0.12 eV。我们的计算结果表明对于B_(14)团簇,Li原子掺杂的储氢性能要优于Na原子掺杂。(本文来源于《河南大学》期刊2016-06-01）
张立楠[6]（2016）在《过渡金属V、Fe、Co掺杂硼团簇结构、稳定性与磁性的密度泛函理论研究》一文中研究指出团簇作为介于原子、分子和宏观固体材料之间的过渡态,其随尺寸改变而产生的空间结构和独特性质的变化可以很好的反映出微观向宏观转变的特殊过程。科学家们很早就开始了对纯硼团簇的研究,随之便出现了对掺杂硼团簇的理论研究。近十几年来,无论是实验者还是理论研究者,对过渡金属团簇的研究热度不减,尤其是在催化应用,磁性,有机化学,纳米尺度材料等方面的研究。因此设想将具有磁性的过渡金属加入硼团簇中是否会有一些新的发现。我们希望通过理论计算可以找出掺杂团簇在结构和性质上的变化规律,从而可以有效的指导实验。本文在Gaussian和VASP软件包下完成了对V_2B_n,Fe_2B_n和Co_2B_n(n=1-10)叁个掺杂团簇的稳定结构,电子行为及其磁性的计算与研究。V_2B_n(n=1-10)团簇的研究是在Gaussian中进行,优化过程选取了杂化密度泛函B3LYP,静态能量计算则采取了CCSD(T)方法。对V_2B_n(n=1-10)团簇优化的过程中考虑了所有可能合理的初始结构,并对每个结构的多重度也都进行了充分的考虑。通过频率计算确保优化得到的结构中没有虚频。结合计算结果得出以下结论:(1)当n=2-4时,V_2B_n团簇形成的是不完整的双锥结构。对于V_2B_5来说,其最稳定结构是不规则多面体。对于n≥6的基态团簇可视为为双锥结构,这与之前所研究的Sc2Bn,Ti2Bn团簇结果一致。(2)通过计算V_2B_n(n=1-10)各基态团簇的平均结合能、解离能与二阶差分等能量变化趋势,可以推出该团簇的幻数为n=6。(3)结合垂直电离势,垂直电子亲和能和化学硬度的计算结果来深入分析V_2B_n(n=1-10)的电子性质。(4)通过V2B6基态团簇的轨道分析,可以对其稳定性做出更为合理的解释。Fe_2B_n(n=1-10)团簇的是计算在VASP软件包下完成,选取的是广义梯度近似的交换关联能函数与PAW_PBE的赝势,该软件采用的是平面波展开法。依据计算结果得出以下结论:(1)与V_2B_5的立体结构不同,Fe2B5的基态团簇为平面型结构。当n≥6时,Fe_2B_n也是趋向于形成双锥结构。(2)结合Fe_2B_n(n=1-10)各基态团簇的Eb、Ed以及Δ2E的递变规律,推断n=4,7为Fe_2B_n团簇的幻数。(3)通过对基态团簇的VIP和VEA,以及化学硬度的讨论,有利于进一步的了解Fe_2B_n(n=1-10)团簇的电子性质。(4)团簇磁性的研究主要通过计算态密度(DOS),自旋密度,自旋能隙以及HOMO-LUMO能隙等方面。结果显示:Fe_2B_n(n=1-10)团簇的磁矩大部分是源于Fe原子的d轨道,并且在Fe原子与B原子之间形成了sp-d杂化,使得团簇的结构更稳定。(5)通过Bdaer电荷的分析,可以看出在Fe原子与B原子之间有明显的电荷转移,并且基本上均是由Fe向B转移,这符合Fe与B原子的电负性关系。对于Co_2B_n(n=1-10)团簇的研究,在软件包的选取与计算方法上均延续了Fe_2B_n(n=1-10)的选择。结果显示:(1)Co_2B_5团簇的稳定结构也是平面型。同样的,当n≥6时,Co_2B_n的生长规律趋向于形成完整的双锥构型。(2)通过研究基态团簇各能量项的变化规律,可以推断Co2B7为Co_2B_n(n=1-10)团簇的幻数团簇。(3)通过计算正负离子团簇与中性团簇的能量差,绘制出VIP与VEA的变化趋势图,可以对Co_2B_n团簇的电子性质有深入的了解。(4)对磁性的研究同样是通过态密度,自旋密度,自旋能隙以及HOMO-LUMO能隙。结果显示:Co_2B_n(n=1-10)团簇的磁矩大多数来源于Co的d轨道,Co原子与B原子之间也存在sp-d杂化。(5)Bader电荷分析图显示Co原子与B原子之间存在着明显的电荷转移,但与Fe_2B_n不同的是电子不再是完全由过渡金属向B转移,而是出现了B原子失电子的情况,这是由于Co原子与B原子的电负性相近造成的。(本文来源于《山西师范大学》期刊2016-04-10）
张素燕[7]（2015）在《双链带状、叁环管状及笼状硼团簇结构与成键分析》一文中研究指出近年来,关于裸硼团簇和平面二维硼层结构的研究已受到广泛关注。目前设计的较稳定的二维硼层结构都是由硼双链交织而成的。2014年,B400/-作为首例硼球烯(即全硼富勒烯)得到实验证明,拓宽了硼的立体化学。接着B39-也在实验上被证明,B41+和B422+作为硼球烯家族的重要成员也被相继提出。这些硼球烯结构的一个共同点是,它们都是由硼双链交织组成的。显然,硼双链是硼球烯和平面二维硼层的基本结构要素。选取合适体系对硼双链结构进行研究是重要的科研课题。本文工作主要分为两部分：采用密度泛函理论和耦合簇方法,基于双链体系B2nC2H2(n=2-9),对双链的几何结构、电子结构、成键本质等性质进行系统研究；对更大尺寸的叁环管状B42及笼状B422+进行结构预测及成键分析。本文主要研究内容和结论如下：1.硼双链可被看作是构筑硼球烯和平面硼层的一种重要的几何结构单元。在这部分工作中,我们采用密度泛函理论和耦合簇方法,对一系列B2nC2H2(n＝2-9)团簇进行了系统研究。B2nC2H2团簇最稳定的结构是平面双链纳米带结构,双链的长度为3.9-15.0 A。由CMO分析,可以看出B2nC2H2(n=2-9)纳米带团簇从π共轭角度看类似于共轭烯烃,其中菱形B4单元或者叁角形CB2单元等价于烯烃中的C=C双键。Adaptive Natural Density Partitioning(AdNDP)分析显示沿着此类纳米带结构存在共轭多中心π键。Nucleus-Independent Chemcial Shift(NICS)二维扫描图表明B2nC2H2团簇具有沿着双带波动的带状芳香性。B2nC2H2-阴离子的光电子能谱模拟,可为将来的实验表征提供理论依据。本节有关硼双链结构的理论研究将为硼球烯和二维硼层结构的构建提供了新的思路和视角。2.基于密度泛函理论计算,对B420/2+分子进行了研究。理论研究表明B42中性分子的基态为叁环管状结构,而二价阳离子B422+的基态结构则是由硼双链交织而成的笼状结构。B42叁环管状结构具有2.13 eV的HOMO-LUMO能隙,该值表明叁环管状结构有较好的热力学稳定性。B42离域的分子轨道和Minh Tho Nguyen课题组提出的通过解筒状结构模型的Schrodinger方程得到的波函数是一一对应的,径向和切向轨道电子数都符合筒状结构模型的(4N+2M)电子计数规则。我们发现叁环管状结构B42具有叁重芳香性,大大增强了分子的稳定性。B42可以被看成最小的叁环纳米管,它是两个双环管状结构B28共享一条单链形成,并且很可能是第一个叁环管状中性硼团簇。通过对B422+的AdNDP成键分析表明,B422+笼状结构与B40成键模式类似。对叁环管状结构B42-进行了PES谱图模拟,为以后的实验提供理论支持。(本文来源于《山西大学》期刊2015-06-01）
吴杨阳[8]（2015）在《掺镁硼团簇结构与性质及储氢性能的理论研究》一文中研究指出本文采用密度泛函理论(DFT)理论研究计算了镁掺杂硼团簇的结构、稳定性及其电子结构；比较了纯硼团簇和镁掺杂硼团簇氢化之后的最稳定结构和电子结构；研究了纯硼团簇和镁掺杂硼团簇对氢分子的物理吸附和化学吸附特性,并探究了各自解离吸附氢分子的机理。还设计了一种类苯的环硼烷分子,并由此延伸拓展得到叁种不同构型的二维平面片状结构；最后研究了不同氧原子覆盖度下Al(111)表面物理和化学吸附氧分子的行为,以及氧原子在表层内的层内以及层间迁移扩散行为。本文分为以下四部分：1、用UB3LYP/6.311+G*方法理论模拟计算研究了MgBn±m(n=1～7和m=0,1)的最稳定构型及亚稳定构型,其中充分考虑了自旋多重度的影响；又通过计算平均键能、片段能以及二阶差分能,比较上述团簇的结构稳定性；计算了电中性MgBn团簇的绝热电离势(A.I.P)和绝热电子亲和能(A.E.A)以及MgBn±m(n=1～7和m=0,1)基态构型的HOMO-LUMO带隙,揭示电学稳定性；最后又对叁种电荷状态的团簇通过自然键轨道分析(NBO)的方法分析了其电荷布居特性。2、通过使用B3LYP/6-311++G(d,p)方法理论研究计算了BnH2和MgBnH2(n=2～7)团簇的稳定构型及其稳定性与电子结构；运用wB97XD/6-311++G(d,p)方法研究了H2分子在B。和MgBn团簇(n=2～7)上的物理吸附特性,计算了物理吸附热以及稳定吸附位点；运用B3LYP/6-311++G(d,p)方法分别从热力学角度和动力学角度两个方面研究探讨了H2分子在Bn和MgBm团簇(n=2～7)上的解离行为,利用解离反应生成热、吉布斯自由能变和解离反应能垒等来表征H2分子在各团簇上解离反应的难易程度。3、设计一种类似苯环结构的环硼烷分子(B6H12),其分子中六个硼原子处在同一平面内。分别用了B3LYP、MP2和CCSD方法在6-311++G**基组下研究了该新型环硼烷的结构稳定性和电子结构。由B6H12我们得到其一系列稠环状衍生物,即B1oH18,B14H24和B16H26,并且研究了这些衍生物的稳定性和电子结构。最后将这些衍生物的结构进一步延伸,得到了叁种不同构型的硼氢单层片状结构(类似于石墨烯)。随后我们进一步表征了其稳定性和电子结构,结果显示这叁种硼氢单层片状结构的带隙能都小于3.0 eV,表明它们是潜在的半导体材料。4、在CASTEP模块下通过使用GGA/PBE方法研究A1(111)表面不同氧原子覆盖度下氧原子在表层的扩散迁移；主要研究了A1(111)表面在0.25ML、0.50ML、0.75ML以及1.00ML(0.25ML指2×2的超胞内有一个氧原子)四种氧原子覆盖度稳定构型,计算了单个氧原子吸附热以及转移电荷随覆盖度改变时的变化规律；研究了02分子在上述四种覆盖度最稳定构型下的物理吸附和化学吸附特性,包括计算物理吸附热和化学解离吸附热,比较了各自物理吸附以及化学解离吸附构型的几何结构特点；探讨不同氧原子覆盖度下单个氧原子在层内及层间之间的扩散行为、稳定吸附位点以及扩散能垒。(本文来源于《南京理工大学》期刊2015-03-01）
潘俊晓[9]（2014）在《碳化硼团簇几何结构和稳定性的第一性原理研究》一文中研究指出随着掺硼石墨烯的优异物理性质被不断挖掘出来,对碳化硼团簇的研究也变得越来越重要。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对BnCm(n+m=2-10)和(BC)n(n=1-13)团簇的低能量几何结构和它们的稳定性进行了详细的研究。研究表明：在几何结构方面,BnCm(n+m=2-10)团簇的最稳定结构趋向于形成平面结构(环状结构和车轮状结构),只有极少数形成线状结构和准平面结构。对于BnCm(n<7)的团簇,最稳定结构均为类平面环状结构,几何构型相差很小；对于BnCm(n≥7)的团簇,随着碳原子的增加和硼原子的减少,团簇的最稳定结构由车轮状结构转变为环状结构。当团簇组分中碳原子数目较少时,固定碳原子数目不变,随着硼原子数目的增加,团簇的最稳定结构由平面环状结构逐步趋向于形成车轮状结构；当组分中硼原子数目较少时,固定硼原子数目,随着碳原子数目的增加,团簇的最稳定结构是平面环状结构,次稳定结构是线状结构,硼原子位于线状的末端。在稳定性方面,我们对(BC)n(n=1-13)团簇的平均结合能、能量的二阶差分和HOMO-LUMO能隙进行了计算,结果表明：(BC)n(n=1-13)团簇的平均结合能随着n的增加而增加；能量的二阶差分和HOMO-LUMO能隙一致表明n为偶数时更为稳定。(本文来源于《浙江大学》期刊2014-05-01）
李亚楠[10]（2013）在《密度泛函理论对过渡金属Sc，Ti掺杂硼团簇的结构与稳定性研究》一文中研究指出随着人们对单一成分团簇研究的逐步深入,掺杂团簇逐渐成为一个新的研究课题。由于杂原子的掺入,使得团簇在结构和性质方面发生了显着的变化.因此,人们期望可以从理论上揭示它的形成机理和稳定性规律,从而为团簇化合物的推广及应用提供理论基础与指导.本文中,我们应用密度泛函理论中的杂化密度泛函B3LYP方法,在6-311+G(d)基组水平上研究了钪掺杂的硼团簇Sc2Bn(n=1-10)团簇和钛掺杂的硼团簇Ti2B_n(n=1-10),得出如下结论：在充分考虑了自旋多重度的基础上预测了Bn(n=2-10)和Sc2Bn(n=1-10)团簇的基态几何结构,并从钪掺杂硼团簇及相应纯硼团簇基态结构的平均结合能、解离能、二次差分能、能级间隙、垂直电离能、垂直电子亲和势各个方面对Bn(n=2-10)和Sc2Bn(n=1-10)的稳定性和电子性质进行了详细的讨论,分析了Sc2Bn(n=1-10)团簇的前线轨道以及团簇中钪原子的电荷量。结果表明：(1)Bn团簇的计算结果与已有的理论结果是一致的。当Sc原子掺杂在Bn团簇中,除了ScaB和Sc2aB3的基态结构为平面结构外,其他团簇的结构都为立体结构,均为钪原子居于订=顶部的叁维锥形结构,可见,钪掺杂后,纯硼团簇的结构有较大改变。Sc2Bn基态团簇的自旋多重度分别为2、1、2、1、2、1、2、1、2、1；(2)从平均结合能、解离能、二次差分能、能级间隙、垂直电离能、垂直电子亲和势分析,总体上掺杂钪原子可以提高硼团簇的稳定性,增强化学活性和金属性,其中Sc2B4.Sc2B7是幻数团簇;(3)NBO分析显示钪电子从原子转移到硼簇上,前线轨道分析也显示钪原子的d轨道与硼簇的p轨道重迭,伎钪原子显正电.用同样的方法预测了Ti2Bn(n=1-10)团簇的基态几何结构,结果表明：(1)当钛原子掺杂在Bn团簇中,除了Ti2B的基态结构为平面结构外,其他团簇的结构都为立体结构,均为钛原子居于顶部的叁维锥形结构,可见,钛掺杂后,纯硼团簇的结构有较大改变.Ti2Bn、基态团簇的自旋多重度分别为2、5、4、3、2、3、4、1、2、3;(2)从平均结合能、解离能、二次差分能、能级间隙、垂直电离能、垂直电子亲和势分析,总体上掺杂钛原子可以提高硼团簇的稳定性,增强化学活性和余属性,其中Ti2B2,Ti2B9是幻数团簇;(3)NBO分析显示电子从钛原子转移到硼簇上,前线轨道分析也显示钛原子的d轨道与硼簇的p轨道重迭,使钛原子显正电.(本文来源于《山西师范大学》期刊2013-04-10）
硼团簇论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
随着计算化学的快速发展,理论模拟在预测和探索新颖团簇结构与性质方面展现出独特的优势。近年来,硼及硼基纳米材料结构与性质的研究备受学界关注,硼与碳在结构与性质方面体现出一定的相似性又存在显着差异。本论文结合第一性原理理论计算和光电子能谱(PES)实验,对尺寸选择的裸硼团簇B26-/0及过渡金属掺杂硼团簇NiB13+/-的几何结构、成键模式以及光谱性质等进行了系统的研究。论文的主要内容和结论如下:1.具有六元环孔洞的最小裸硼团簇B26-/0实验和理论研究目前,研究负离子裸硼团簇的几何结构与光谱性质主要采用第一性原理理论计算与光电子能谱实验相结合的方法。负离子硼团簇Bn-(n=3-25,27-30)在气相光电子能谱实验上均呈平面或准平面全局极小结构,其中B27-是实验上看到的第一个含六元孔洞的负离子硼团簇。在Bn-(n=3-30)尺寸范围内,B26-由于其复杂的PES光谱和势能面结构,一直未能得到实验表征。本论文通过分析B26-的光电子能谱,并结合严格的理论计算以及广泛的全局极小结构搜索,对B26-几何结构、成键特征以及光谱性质进行了探索。采用PBE0、CCSD(T)方法对搜索得到的备选异构体进行相对能量的计算,TD-PBE0方法进行光电子能谱模拟并与实验谱图对照,发现在气相光电子能谱中,至少存在叁个具有不同几何结构特征的异构体(I、II、III)。异构体I(C1,2A)在实验温度范围内具有最低的吉布斯自由能,是实验上看到的主要异构体,B26-(I)是几何中心带有六元环孔洞的最小准平面负离子硼团簇。异构体III(C1,2A)的基态VDE值可以解释实验谱的特征峰X’,是实验光谱上看到的次要异构体。在绝对0 K时,异构体II(C1,2A)是全局极小结构,对实验也有一定的贡献。化学成键分析表明,异构体I是多环碳氢化合物C17H11+的全硼类似物,它们都具有类似的8个离域π轨道。2.半夹心NiB13+和完美平面NiB13-理论研究已知较小尺寸的裸硼团簇为平面或准平面结构,它们可以作为配体与过渡金属形成新型的配位化合物。早期理论计算结合实验的方法对硼团簇掺杂金属体系的研究表明,金属配位对整个体系的结构、成键及其他性质有重要的影响。B13+团簇全局极小为类似苯分子的双环结构,该结构由内环B3与外环B10组成(B3-B10结构)。通过广泛的全局极小结构搜索和高水平量化计算,发现NiB13+倾向于形成半夹心的极小结构,即Ni原子处于准平面B13结构的中心上方与硼原子进行配位,B13配体发生重排会形成内环B4和外环B9的准平面结构(B4-B9),与在光电子能谱实验中看到的CoB12-、RhB12-的半叁明治结构类似。与此形成显明对照的是,Ni B13-负离子体系最稳定的异构体为完美平面结构,其中Ni原子处于B8环的中心与硼原子作用,形成具有八配位Ni的平面结构Ni∈B13-。此结构类似于文献报道的Co∈B18-全局极小结构,是迄今报道的最小的镍杂硼墨烯团簇。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
硼团簇论文参考文献
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[7].张素燕.双链带状、叁环管状及笼状硼团簇结构与成键分析[D].山西大学.2015
[8].吴杨阳.掺镁硼团簇结构与性质及储氢性能的理论研究[D].南京理工大学.2015
[9].潘俊晓.碳化硼团簇几何结构和稳定性的第一性原理研究[D].浙江大学.2014
[10].李亚楠.密度泛函理论对过渡金属Sc，Ti掺杂硼团簇的结构与稳定性研究[D].山西师范大学.2013