全非金属类过渡金属超原子的理论研究

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1、分类号：Ｏ６４１单位代码：１０１８３研究生学号：公开：２０１５９５２０１２密级＿吉林大学硕士学位论文全非金属类过渡金属超原子的理论研究－－ｏｆ－ＴｈｅｏｒｅｔｉｃａｌＳｔｕｄｙＡｌｌｎｏｎｍｅｔａｌＴｒａｎｓｉｔｉｏｎｍｅｔａｌｌｉｋｅＳｕｐｅｒａｔｏｍ作者姓名：姜惠惠专业：物理化学研究方向：量子化学指导教师：吴迪教授培养单位：理论化学研究所＾２０１８年５月全非金属类过渡金属超原子的理论研究TheoreticalStudyofAll-nonmetalTransition-metal-likeSu

2、peratom作者姓名：姜惠惠专业名称：物理化学指导教师：吴迪教授学位类别：理学硕士答辩日期：2018年5月28日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经

3、发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年ｆ月曰丨摘要摘要全非金属类过渡金属超原子的理论研究在超原子化学研究领域中，存在一种特殊的团簇——全金属团簇，这类团簇可以模拟非金属原子和简单非金属分子的行为，全金属团簇的这种性质是非常值得研究的。目前最典型的例子就是带有2P5电子结构（对应于氯的3p5）的全金属类卤超原子Al13。相应的，如何用全非金属团簇模拟磁性过渡金属原子是目前超原子化学领域一个相对不成熟的课题。对此，基于直觉，我们课

4、题组利用量子化学方法和将Jellium模型从金属团簇扩展到非金属团簇的拓展性思维，发现具有Jellium电子结构1S21P62S21D8的全非金属八面体B6团簇在基态为三重态时可以在电子结构，物理和化学性质方面模拟电子结构为3s23p64s23d8的过渡金属Ni。有趣的是，非金属团簇B6具有较短的B-B键长，电子排布为1S1P2S1D，显然该电子排布顺序与一般金属团簇的电子排布顺序1S1P1D2S不同，该现象揭露了非金属团簇对Jellium模型轨道顺序有特殊的尺寸效应。综上所述，基于Jellium模型，我们发现B6不仅是一种可以模拟过渡金属镍的超原子，而且

5、因为B6具有2μB的自旋磁矩，所以还可以作为一种新型的全非金属磁性超原子。与此同时在探寻全非金属磁性超原子的应用中，我们将磁性超原子B6内嵌在完全氢化的富勒烯内，形成笼形物B6@C60H60，其自旋磁矩仍可以完整保留。所以C60H60笼作为聚合单元可以保持内嵌B6的自旋磁矩，笼形体系B6@C60H60就形成了一种新型全非金属磁性构建单元。关键词：全非金属团簇，硼团簇，过渡金属镍，磁性超原子，笼形物B6@C60HIAbstractAbstractTheoreticalStudyofAll-nonmetalTransition-metal-likeSupera

6、tomInnovelsuperatomchemistry，itisveryattractivethatall-metalclusterscanmimicthebehaviorsofnonmetalatomsandsimplenonmetalmolecules.Wizardlyall-metalhalogen-likesuperatomAl5513with2Psubshell(correspondingtothe3pofchlorine)isthemosttypicalexample.Incontrast，howtomimicthebehaviorsofma

7、gnetictransition-metalatomusingall-nonmetalclusterisanintriguingchallengeforsuperatomchemistry.Inresponsetothisbasedonhumanintuition，usingquantumchemistrymethodsandextendingJelliummodelfrommetalclustertoall-nonmetalcluster，wehavefoundoutthatall-nonmetaloctahedralB6clusterwithchara

8、cteristicJelliumelectronconfigura