富勒烯衍生物的研究

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1、大连理工大学硕士学位论文摘要富勒烯的衍生物具有独特的结构、性质和广泛的应用前景，使之成为十几年来化学、物理学和材料学研究的热点。本文重点对富勒烯的双金属包合物Ce2@C80，具有乃对称性的C28，C40和C56小富勒烯的氮取代物以及富勒烯C70氢化物进行了理论计算研究。’采用密度泛函的理论方法对Ce2@C加进行研究。用零级近似基组(ZORA)考虑了各个原子的相对论效应，同时还采取了冻核近似的计算方法。GGA的计算结果表明，C2h’是最稳定构型，DSd构型是最不稳定构型，能量最高点与最低点之间的能量差多于1lkcal／mol，这为Ce2@C80的以后研究提供理论依据，具有

2、很重要的理论指导意义。在密度泛函B3LYP／6．31G*水平下研究了C28，C40，C56以及它们的单一氮取代物。违反独立五元环规则的小富勒烯可以通过N取代的方法来缓解相邻五元环带来的张力。N的取代位的稳定顺序为：5／5／5>5／5／6>5／6／6>6／6／6。还讨论了氮取代之后对芳香性变化。通过研究X与C70之间的相互作用以及势能面，得出X加到C70的五种不同的碳上，’从而形成C7Ⅸ自由基。在DFl侣3L删631G计算水平下，优化这五种自由基，计算反应的活化能，从化学稳定性，热力学和动力学三个方面研究了C70)(自由基的结构及其稳定性质，结果发现自由基的热力学稳定顺序

3、与动力学稳定顺序一致，证明生成C70氢化或卤化是热力学和动力学两个方面控制的结果。通过比较自由基上自旋密度的不同，推算C70X2加成产物并验证其正确性。关键字：富勒烯金属包合物；异质富勒烯；富勒烯氢化物；密度泛函富勒烯衍生物的研究TheInvestigationonFullereneDerivativesAbstractDuetothefactofthespecialstructureandgreatpotentialapplications，thefullerenederivativeshavebeingattractedintenseattentionsofphys

4、icists，chemistsandmaterialsscientists．nlestructurefeaturesandcharacteristicofCe2@Cso，thederivativesofC28，C40andC56，whichallbelongto乃symmetryandthehydrogenatedC70，areinvestigatedinthisdissertation．1)Inthispaper,theconfigurationsofCe2@}Cs0havebeeninvestigationonDFT(densityfunctiontheory)le

5、velusingAmsterdamdensityfunctional(ADF)package．111erelativisticeffectsandthefrozen．coreapproximationaretakenintoaccountbythezero-orderregularapproximation(ZORA)basissets．Interestingly,calculationresultsshowthatthemoststableCe2@Cs0configurationisCzh’，theDsaconfigurationisthemostunstablewi

6、tharelativeenergyabout11kcal／molhigherthanthe％’configuration．111ecirclemoving锄occuratroomtemperature．2、lAninvestigationonthegeometricalandelectronicstructuresofC2s，C40，C56andtheN．substitutedfullereneshasbeenperformedusingthedensity—functionaltheoryatB3LYl)／6．31G*level．Theirequilibriumstr

7、uctures，thehighestoccupiedmolecularorbital(HOMO)，thelowestunoccupiedmolecularorbital(LUMO)andaromaticitieshavebeenstudied．CalculatiOIISshowthatthenitrogenatomhasatendencytosubstitutethesitewherecarboniSsharedby3pentagons．ThestabilityorderofN-substitutedfullerenesis5／5／5>5