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全氮化合物作为潜在的新型高能量密度材料,如果能在常温常压下被成功合成或使其稳定存在,将会在国防建设和经济建设上发挥更加重要的作用。本论文采用B3LYP、ωB97X-D和B3LYP-D3三种密度泛函理论(DFT)方法,预测了一系列稳定的含有内嵌全氮(Nn)分子的多氮化合物,并对它们的稳定性以及物理化学性质等进行研究。主要研究结果如下:(1)对由一系列Nn簇内嵌于B24N24两种同分异构体笼组成的复合物Nn@B24N24进行了系统的研究。计算结果表明,具有O对称性的B24N24(o-B24N24)最多可容纳10个N原子,而具有S8对称性的B24N24(s-B24N24)最多可容纳9个N原子。当n=1-5,7时,Nn@o-B24N24中内嵌Nn簇的构型与Nn@s-B24N24中的相似,而当n=6,8,9时,两种复合物中内嵌Nn簇的构型却不相同。复合物的总能量、B24N24的变形率以及内嵌Nn簇中每个N原子的能量结果均表明:对于内嵌Nn簇,n≤5时,s-B24N24相比较o-B24N24有更好的内嵌能力,而n≥6时,o-B24N24却比s-B24N24有更好的内嵌能力。此外,Nn@B24N24的HOMO-LUMO能隙随着奇数或偶数个N原子数的增加而逐渐降低。(2)使用密度泛函理论对由一系列全氮分子Nn内嵌于单壁氮化硼纳米管BNNT组成的复合物Nn@BNNT进行了系统的研究。所有优化得到的复合物的结合能都为负值,表明Nn簇能够稳定存在于BNNT中。其中含有单独N5环的N5@BNNT和N7@BNNT-1均有较大的结合能,表明N5环或含有N5环单元的其它Nn簇在BNNT中更有可能在实验上被合成或发现。分子中的原子理论(AIM)和非共价相互作用(NCI)分析表明,Nn簇与BNNT之间的相互作用以范德华力为主。自然键轨道(NBO)分析表明,只有N5@BNNT和N7@BNNT-1中,内嵌Nn簇与BNNT之间有明显的电荷转移,表明了内嵌N5簇单元能够提高复合物的稳定性。前线分子轨道表明,Nn@BNNT(n=1-10)中,内嵌Nn簇主要影响的是BNNT的LUMO轨道,从而使复合物的HOMO-LUMO的能隙发生了变化。