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本文对掺杂铍、氟的碳团簇负离子BeCn-(n=1-8)、BeCn-(n=4-14)和CnF-(n=1-11)进行了理论研究。首先应用分子图形学设计模型，然后使用分子力学方法初始优化和量子化学精细优化相结合的方法，最终得到在密度泛函B3LYP/6-31G*水平上多种可能的优化构型，通过计算振动频率找出其中稳定的同分异构体构型。同时在B3LYP/6-311+G*水平上对优化后的结构进行了单点能量计算，以确定其基态构型。根据对基态构型的NBO电荷分布和价键结构的分析，总结了基态构型的结构规律。应用成键性质、电子亲和能EA、相邻团簇之间的能量差ΔEn、增量结合能ΔEI和解离通道计算的奇偶变化规律，很好的解释了其质谱图的谱峰强度的奇偶变化现象。本文的计算结果将为进一步理论研究提供依据。以上这些研究结果可概括为以下几个方面：
1.BeCn(n=1-8)除BeC5-之外，BeCn-(n=1-8)团簇基态构型都是铍原子位于碳链末端的线型结构。当n是偶数时，BeCn-基态构型中Cn链的键长和键级具有类似聚炔结构的性质；当n是奇数时，则表现出类似累积烯烃结构的特征。偶数n的BeCn-(n=1-8)团簇比奇数n的团簇稳定。团簇基态构型的键长特性、铍原子所带正电荷、电子亲和能、增量结合能以及解离通道的变化曲线表现出BeCn-(n=1-8)团簇稳定性的奇偶变化规律。理论计算得出的结论和加速质谱实验观测的BeCn-(n=1-8)相对强度结果一致。
2.BeCn2-(n=4-14)BeCn2-(n=4-14)团簇基态构型是线型的，铍原子位于碳链内部。在铍原子两侧，侧链碳原子数目是偶数的，其键长和键级分析的结果表明该侧链具有类似聚炔的结构；侧链碳原子数目是奇数的，计算结果显示具有与累积烯烃相似的结构。偶数n的BeCn2-团簇比奇数n的团簇稳定。成键性质、价电子构型、电子解离能和增量结合能的变化规律解释了BeCn2-(n=4-14)团簇稳定性的奇偶变化现象。理论计算的结果与实验检测的BeCn2-(n=4-14)相对强度呈现的奇偶变化规律相一致。
3.CnF-(n=1-11)除了CnF-(n=5,10,11)，CnF-(n=1-11)团簇基态构型是近似线型的构型，铍原子位于碳链末端。C5F-的基态构型是F-C末端碳原子连接两个C2链的Y型平面构型；C10F-、C11F-的基态构型是氟原子接Cn环的平面构型。偶数n的CnF-团簇比奇数n的团簇稳定。团簇基态构型的能量差、电子亲和能和增量结合能的变化规律解释了CnF(n=1-11)团簇稳定性的奇偶变化现象。理论计算的结果与实验检测的CnF-(n=1-11)相对强度呈现的奇偶变化规律相一致。