Al、Fe、Zr和Ce微小團(tuán)簇結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性的第一原理計(jì)算.pdf

1、二聚體、三聚體和四聚體是比較微小的團(tuán)簇,對它們的電子結(jié)構(gòu)、光譜參數(shù)和穩(wěn)定性能的研究將有助于了解原子逐步演化成較大團(tuán)簇的規(guī)律。目前在團(tuán)簇科學(xué)中,對微小團(tuán)簇的研究是一個(gè)熱點(diǎn),尤其是團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)隨著其原子數(shù)目(尺寸)變化的規(guī)律。本文中使用了Gaussian計(jì)算軟件研究了由Al、Fe、Zr和Ce四個(gè)原子所構(gòu)成的單質(zhì)和多元的二聚體、三聚體和四聚體體系。
　　 第一,使用了B3LTP雜化密度泛函的方法研究了Al、Fe、Zr和Ce構(gòu)成的二聚體基

2、態(tài)下的光譜參數(shù)(鍵長、諧振頻率和結(jié)合能)和能隙。本文中的計(jì)算結(jié)果和已有的實(shí)驗(yàn)值及其它的理論值符合得很好。計(jì)算結(jié)果表明,在所研究的二聚體中,Fe2的鍵長是最短的,結(jié)合能最小,頻率最大。
　　 第二,使用了B3LYP方法計(jì)算由Al、Fe、Zr和Ce構(gòu)成的三聚體基態(tài)下的光譜參數(shù)(鍵長、諧振頻率和結(jié)合能)、電子結(jié)構(gòu)、能隙、解離方式以及相應(yīng)的解離能。通過和其它理論值進(jìn)行比較,本文的結(jié)果是合理的。計(jì)算結(jié)果表明所有的三聚體的基態(tài)結(jié)構(gòu)是三角形;

3、單質(zhì)三聚體按照方式X3→x2+X解離;X2Y(Al2Fe、Al2Zr、Al2Ce、Fe2Zr、Fe2Ce、Zr2Ce)二元三聚體解離能最低的方式是X2Y→XY+X,而XY2(AlZr2、AlCe2、FeZr2、FeCe2、ZrCe2)三聚體以方式XY2→Y2+X為最佳解離方式(除AlFe2);對于三元三聚體AlFeX(X=Zr,Ce)和ZrCeY(Y=Al,Fe),它們分別按照形式AlFeX→AlFe+X和ZrCeY→ZrCe+Y解離。

4、對于所有的三聚體,解離能最高的方式是解離成三個(gè)單原子。
　　 第三,使用雜化密度泛函的B3LNP方法計(jì)算由Al、Fe、Zr和Ce構(gòu)成的四聚體基態(tài)下的光譜參數(shù)、電子結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性。本文計(jì)算結(jié)果和其它理論值符合的比較好。計(jì)算結(jié)果表明,除了Al4、Al2Ce2和Fe3Ce的基態(tài)結(jié)構(gòu)是平面四邊形外,其它四聚體的基態(tài)均是四面體結(jié)構(gòu):對于單質(zhì)四聚體,Al4和Fe4按照X4→X3+X方式解離,而Zr4和Ce4能量最低的解離方式為X4→X2+X2

5、;X3Y(Al3Fe、Al3Zr、Al3Ce、Fe3Zr、Fe3Ce、Zr3Ce)二元四聚體都以形式X3Y→X2Y+X解離,X2Y2四聚體(除Al2Fe2)最佳的解離方式卻為X2Y2→XY2+X;XY3(X=Al,Fe;Y=Zr,Ce)團(tuán)簇按照XY3→Y3+X的方式解離(除AlFe3和ZrCe3);對于四元四聚體,它解離能最低的方式為AlFeZrCe→AlFe＋ZrCe。對于上述所有四聚體,它們最不容易的解離的方式都是解離成四個(gè)單原子。