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近年来,纳米结构材料被广泛应用于各个领域,特别是由轻元素B、N等组成的纳米材料,它们具备了化学稳定性高,比表面积大以及电子结构独特等优点,成为人们研究的热点。团簇的许多物理和化学性质随着团簇尺寸的变化而变化。因此,研究团簇的最重要问题之一就是找到团簇较为稳定的几何结构并分析其电子结构。 本文基于密度泛函理论B3LYP/6-31(d,p)方法,研究Li修饰的B16N16团簇稳定的几何结构时,考虑以B16N16结构中不等价的B原子和N原子顶位、B-N桥位以及环的上空位作为Li原子初始的结合位置。对B16N16Lin(n=1,2,3,4,6,12)体系中所有结构进行优化并得到其最稳定结构。结果表明,所有Li原子在B16N16团簇表面上的最佳结合位是相邻四六元环和六六元环之间的B-N键上,即R46、R66桥位上,并且两个Li原子位于同一个B原子相连的B-N键上时最稳定。单个Li原子的平均结合能在0.92到1.12 eV之间,基于相同的计算方法,Li2、Li3、Li4中每个Li原子的结合能分别为0.44 eV、0.46 eV、0.61 eV,显然,Li原子与B16N16团簇之间的作用强于Li原子之间的作用,因此Li原子在B16N16团簇表面将会独立分布,而不会像过渡金属原子那样在主体表面发生聚集现象。 通过对Li原子上的NBO(自然键轨道)电荷分析,担载两个、四个、六个和十二个Li原子时,最稳定结构中Li原子所带电荷分别为0.72 e、0.70 e、0.59 e和约0.50 e。担载三个Li原子时,由于Li原子相互靠近,故所带电荷数减少,大约为0.45 e。表明Li原子结合到B16N16团簇上时,向团簇转移电子,使得B、N原子中电子之间的排斥增大,与未修饰的B16N16笼相比,所有的B-N键长增大,由1.46?增大到1.63?。最后通过对B16N16Lin(n=1,2,3,4,6,12)体系的总态密度和Li的分态密度分析表明,其占据轨道分为三个能带,较低的两个能带和纯的B16N16一样,主要来自N的2s,B的2s2p以及N的2p。能量最高的能带由Li的2s组成。随着Li原子数目的增加,Li原子向团簇转移的电子数减少,由Li的2s形成的HOMO能级升高,带隙值逐渐减少。