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镱、镧原子与C_(74)(D_(3h))笼的相互作用

作　者: 侯雪梅
导　师: 郝策
学　校: 大连理工大学
专　业: 物理化学
关键词: 全电子密度泛函理论相互作用 Yb@C74 La@C74 最低能量途径
分类号: O627
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

金属富勒烯包合物以其相对富勒烯空笼所没有的独特结构、物理化学性质以及在生物和材料科学方面的应用前景,成了国际上富勒烯研究的热点课题之一。被称为遗失的富勒烯的C74,包入一个金属原子后,整个富勒烯包合物分子变得稳定。Yb@C74已被合成分离出来,而La@C74也在煤烟中被探测到。本文对金属富勒烯Yb@C74和La@C74进行了理论计算研究,研究了金属原子镱、镧与C74(D3h)笼之间的相互作用。采用全电子相对论密度泛函理论(DFT)的广义梯度近似(GGA)及交换相关势(BLYP)方法研究Yb原子与C74(D3h)笼的相互作用。利用C74(D3h)的代表区,研究Yb原子与C74碳笼的每个关键点的相互作用,得到相互作用的势能面。优化了Yb@C74的结构,计算了其振动光谱。计算结果表明：Yb原子在C74的笼内距几何中心约1.56A存在3个等价的能量最低点。一定条件下Yb原子在3个能量最低点之间做环形运动,势能面给出了Yb原子在C74(D3h)笼内的运动轨迹。Yb原子的运动需要克服10 kcal·mol-1左右的势垒。同样采用全电子相对论密度泛函理论(DFT)的广义梯度近似(GGA)及交换相关势方法研究La原子与C74(D3h)笼的相互作用。利用C74(D3h)的代表区,描述分子处于稳定点及过渡态时La原子的位置及判断在碳笼内存在的可能的稳定点。通过计算得到了镧原子在σh面上的势能变化。优化了La@C74的结构,计算了其振动光谱。计算结果表明：La原子在C74的笼内距几何中心约1.54 A存在3个等价的能量最低点。一定条件下La原子在3个能量最低点之间做环形运动,寻找了三个稳定点之间的三个过渡态,给出了La原子在C74(D3h)碳笼内的运动的最低能量途径。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
引言  8-9
1 文献综述  9-30
  1.1 富勒烯  9-13
    1.1.1 富勒烯的制备及分离提纯  9-11
    1.1.2 富勒烯的结构及稳定性  11-13
  1.2 富勒烯金属包合物  13-18
    1.2.1 富勒烯包合物的发现  13-15
    1.2.2 富勒烯金属包合物的合成及提纯  15-17
    1.2.3 单金属包合物  17-18
  1.3 单金属原子在富勒烯笼内的研究  18-25
    1.3.1 单金属富勒烯包合物的~(13)C NMR谱理论研究  18-20
    1.3.2 单金属原子在富勒烯笼内的运动的研究  20-25
  参考文献  25-30
2 相对论密度泛函理论研究Yb原子与C_(74)(D_(3h))笼的相互作用  30-48
  2.1 文献综述  30-31
  2.2 计算方法  31
  2.3 结果与讨论  31-43
    2.3.1 C_(74)笼的代表区及-2价空笼的优化  31-35
    2.3.2 稳定点与过渡态搜寻  35-37
    2.3.3 频率分析  37-39
    2.3.4 Yb原子与C_(74)(D_(3h))笼的相互作用  39-43
  2.4 结论  43-45
  参考文献  45-48
3 相对论密度泛函理论研究La原子与C_(74)(D_(3h))笼的相互作用  48-64
  3.1 文献综述  48-49
  3.2 计算方法  49-50
  3.3 结果与讨论  50-60
    3.3.1 C_(74)笼的代表区及-3价空笼的优化  50-52
    3.3.2 结构优化与频率分析  52-54
    3.3.3 La原子与C_(74)(D_(3h))笼的相互作用  54-56
    3.3.4 寻找过渡态及活化能计算  56-60
  3.4 结论  60-61
  参考文献  61-64
结论  64-65
附录A 常用量子化学方法简介  65-66
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  66-67
致谢  67-69

镱、镧原子与C_(74)(D_(3h))笼的相互作用

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