Pd合金小分子的结构和性质及其化学活性的密度泛函研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:franklee19851126
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随着科技的发展和新材料的不断开发,纳米材料成为了新的研究焦点,而贵金属团簇独特的催化性能和吸附性能很好的应用在了纳米材料的开发和利用上。尤其以Pd为代表的贵金属合金团簇在石油化工、有机合成及工业催化等领域有着不可替代的重要作用。基于Pd合金有着优良的特性和极其广泛的应用前景,进一步研究和开发Pd合金的性质是很有必要的,同时有着不可替代的实际应用价值。本文采用密度泛函理论DFT,做以Pd为基准金属与第四、五、六(镧系元素除外)过渡周期共29种金属元素形成的二元双原子和二元三原子构型团簇的研究,通过对密度泛函理论中不同交换关联泛函方法和基组的比较,最终选取密度泛函理论中的PBE1PBE方法和SDD基组来优化分子体系。运用Gaussian03软件包对每种可能的团簇构型进行几何结构优化,找到每种团簇的最稳定结构,并对最稳定构型的基态几何结构(键长、键角),能量和相对稳定性(成键能、能级差、频率、键级),电子性质(电子态、电子组态、电荷)及化学活性(Fukui函数)做相关的研究和分析,同时总结出这些特性随周期的递变规律。对于Pd合金构型PdmXn(m+n≤3)团簇的综合分析,其性质均具有较明显的周期递变规律,经过优化的Pd2X和PdX2团簇均呈现角型结构且大部分呈C2v对称,其中PdCr2、PdMn2、PdFe2、PdOs2构型呈Cs对称且这些构型的稳定性较差;同族的元素与Pd形成的团簇大多具有相同的电子态,且过渡金属d轨道电子半充满附近的元素与Pd形成的团簇均具有较高的电子态;PdmXn构型中Pd原子多表现为得电子,过渡金属原子多表现为失电子,团簇受到亲核进攻时,活性位置大多在Pd原子上,受到亲电进攻时,活性位置大多在过渡金属原子上,数据分析显示出第IIIB族和第IVB族元素与Pd形成的团簇具有较强的成键性倾向,其构型具有较高的热力学和动力学稳定性,第IB族和第IIB族元素与Pd形成的团簇稳定性较差。
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