采用密度泛函B3LYP方法研究了中性團簇體系La₂Cl₂和負一價體系La₂Cl^-₂的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性,計算得到體系的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)以及各穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的結(jié)合能和振動頻率,給出了兩個體系基態(tài)結(jié)構(gòu)的最低占據(jù)軌道和最高空軌道的能級并計算出能隙。計算結(jié)果顯示,中性團簇La₂Cl₂基態(tài)結(jié)構(gòu)具有自旋多重度為3的D_2H對稱性的菱形結(jié)構(gòu),平均結(jié)合能最大為3.053 1 eV,比其他結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強;負一價團簇La₂Cl^-₂的基態(tài)結(jié)構(gòu)具有自旋多重度為2的C_2V對稱性的接近直線型的梯形結(jié)構(gòu),平均結(jié)合能最大為2.361 7 eV;基態(tài)La₂Cl^-₂體系的α軌道能隙最大為1.971 5 eV,該體系化學活性最弱。該計算結(jié)果可為尋找功能性材料提供理論依據(jù)。 

【文章來源】：黑龍江大學自然科學學報. 2020,37(05)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

La2Cl 2 (0,-1) 團簇穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的平均結(jié)合能

對中性團簇La2Cl2的自旋多重度為1、3和5進行優(yōu)化,在設計的直線、平面和立體的構(gòu)型中得到的穩(wěn)定構(gòu)型如圖1所示。可以看出,中性團簇La2Cl2的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)中,平面結(jié)構(gòu)有三種,兩種是具有D2H對稱性的菱形結(jié)構(gòu)(圖1中的I和II),一種具有C2V對稱性的梯形結(jié)構(gòu)(圖1中的III);空間立體結(jié)構(gòu)有兩種,均為具有C2V對稱性的蝴蝶結(jié)構(gòu)(圖1中的IV和V)。幾何參數(shù)和能量如表1所示,從表1數(shù)據(jù)得到針對圖1的每一種構(gòu)型都存在自旋多重度為1、3和5的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。由基態(tài)結(jié)構(gòu)的能量最低原理,從體系的能量可以找出中性團簇La2Cl2的基態(tài)結(jié)構(gòu)是自旋多重度為3的D2H對稱性的菱形結(jié)構(gòu)(圖1和表1中的I),鍵長La1-Cl1為0.281 3 nm,鍵角La1-Cl1-La2為66°,體系能量為-1 791.890 940 9 a.u.。計算得到的平均結(jié)合能和頻率如表2所示。穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的團簇其頻率為正值,從表2清楚地看到,所有優(yōu)化得到的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的頻率均為正值。對負一價團簇La2Cl-2的自旋多重度分別為2、4和6進行優(yōu)化,在設計的直線、平面和立體的構(gòu)型中得到的穩(wěn)定構(gòu)型如圖2所示。可以看出,負一價團簇La2Cl-2的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)中,平面結(jié)構(gòu)與中性團簇一樣也有三種,兩種是具有D2H對稱性的菱形結(jié)構(gòu)(圖2中的Ia和IIa),一種具有C2V對稱性的梯形結(jié)構(gòu)(圖2中的IIIa);空間立體結(jié)構(gòu)有四種,均為具有C2V對稱性的蝴蝶結(jié)構(gòu)(圖2中的IV-VII),主要是雙面角變化很大。

表2 La2Cl2團簇穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的平均結(jié)合能和頻率Table 2 Average binding energies Eb and frequencies of stable structures of La2Cl2 clusters 結(jié)構(gòu) 自旋多重度 Eb/ eV v / cm-1 I 1 3.009 4 6/97/116/177/237/242 3 3.053 1 34/124/125/165/241/246 5 3.005 0 69/132/136/140/244/245 II 1 2.694 8 45/83/170/192/200/228 3 2.683 4 48/50/149/154/201/221 5 2.632 9 36/91/95/171/179/214 III 1 2.775 5 102/113/135/223/224/264 3 2.839 4 103/121/125/141/243/260 5 2.832 5 89/120/127/129/235/256 IV 1 2.906 8 49/139/145/146/248/253 3 3.040 5 21/122/125/140/235/239 5 2.888 1 63/82/85/172/218/236 V 1 3.031 5 44/55/68/136/295/297 3 2.969 4 42/48/52/164/276/294 5 2.942 3 41/45/62/149/283/29 7幾何參數(shù)和能量如表3所示。從表3數(shù)據(jù)得到,針對圖2的Ia和IIIa構(gòu)型都存在自旋多重度為2、4和6的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),IIa構(gòu)型只存在自旋多重度為6的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),IVa構(gòu)型存在自旋多重度為2和4的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),Va和VIIa構(gòu)型只存在自旋多重度為2的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),VIa構(gòu)型存在自旋多重度為2和6的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。由基態(tài)能量最低原理得到負一價團簇La2Cl-2的基態(tài)結(jié)構(gòu)為自旋多重度等于2的C2V對稱性的接近直線型的梯形結(jié)構(gòu)(圖2中的IIIa),鍵長La1-Cl1為0.276 5 nm,鍵角La1-Cl1-La2為173,體系能量為-1 791.924 502 8 a.u.。計算得到的平均結(jié)合能和頻率如表4所示,可以看出,所有優(yōu)化得到的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的頻率均為正值。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]TinLa（n=1—7）的密度泛函研究[J]. 齊凱天,楊傳路,李兵,張巖,盛勇.  物理學報. 2009(10)
[2]摻雜鑭和鈰的TiO2納米粒子的結(jié)構(gòu)相變[J]. 井立強,孫曉君,辛柏福,王百齊,蔡偉民,付宏剛.  材料科學與工藝. 2004(02)
[3]團簇物理的新進展（Ⅰ）[J]. 王廣厚.  物理學進展. 1994(02)



本文編號：3298840