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钯由于具有良好的透氢性能和氢同位素效应,广泛应用于催化反应和氢同位素分离与纯化,在钯中加入一些合金元素(如Ag,Y,Pb等)不仅可以抑制相变,而且能大大提高透氢速率;铅作为惯性约束聚变X-ray能量转换材料之一,研究其团簇结构和性质有着重要意义。本文采用密度泛函(DFT)的B3LYP方法和相对论有效原子实模型(RECP),Pd、Pb原子选择LANL2DZ基组,氢原子选择6-311++G<**>全电子基组,应用Gaussian98程序,对纯Pb<,n>(n=1-9)、Pd<,n>Pb(n=1-7)、Pd<,n>PbH(n=1-6)和Pd<,n>Pb<,m>(n+m≤5)小团簇的基态结构、光谱性质、能级分布和电子性质的变化规律进行系统的研究:(1)对Pb<,n>(n=1-9)单一金属成分团簇的平衡几何结构,表面能级结构和电子特性进行研究发现:团簇由平面结构转化为三维立体结构的转化点为n=5;团簇的费米能级、能隙和垂直电离势没有“奇-偶”效应和“幻数”效应;团簇的稳定性逐渐增强;铅团簇的化学活性小于钯团簇。
(2)研究了Pd<,n>Pb<,m>(n+n≤5)和Pd<,n>Pb(n=1-7)混合团簇的平衡几何结构,表面能级结构,电子特性和光谱性质,并与单一Pd团簇进行了对比:PdnPb(n=l-61离解时至少有一个Pd原子或Pb原子处于激发态;除Pd<,7>Pb外钯铅混合团簇的能隙比纯钯团簇Pd<,n>的能隙明显减小,化学活性增强,在纯钯合金中加入铅元素有利于增加合金的化学活性。
(3)研究了Pd<,n>PbH(n=1-6)混合团簇的平衡几何结构,表面能级结构和电子特性:Pd<,2>PbH-Pd<,6>PbH团簇分子的基态都是立体结构;氢原子在与Pd<,n>Pb团簇结合形成Pd<.n>PbH团簇分子的基态构型时,总是与Pd原子结合:Pd<,n>PbH团簇分子的能级间隙与费米能级呈现出“奇-偶”振荡效应。