Cn B4（n=2-7）团簇的结构、稳定性和成键性质-论文.pdf

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1、第37卷第2期南京师大学报(自然科学版)V01．37No．22014年6月JOURNALOFNANJINGNORMALUNIVERSITY(NaturalScienceEdition)June，2014CB4(n=2～7)团簇的结构、稳定性和成键性质王成，崔文文，邵景玲，朱小蕾，陆小华(1．南京工业大学化学化工学院，材料化学工程国家重点实验室，江苏南京210009)(2．盐城工学院化学与生物工程学院，江苏盐城224003)[摘要]采用CCSD(T)／6—311+G(d)／／B3LYP／6—311+G(d)方法对CB4(n：2～7)团簇的几何结构、稳定性、

2、成键特性和势能面进行了研究．CB(n=2—7)的最低能量结构为单重态的封闭的环状结构，具有有趣的生长模式，这些最低能量结构存在较强的三中心键，归因于or和7r键的协同作用．能量分析表明，a1(C：B)、cl(CB)和el(CB)具有相对高的稳定性．一些较低能量异构体满足Htiekel(4n+2)规则，具有仃芳香性．异构化分析证实了异构体b1和b3在热力学和动力学上都是稳定的，在将来实验中可能被检测到．[关键词]硼碳团簇，结构，稳定性，芳香性，密度泛函理论[中图分类号]O613—8[文献标志码]A[文章编号]1001—4616(2014)02-0079-0

3、6Structure，StabilityandBondingNatureofCB4(n=2～7)ClustersWangCheng，CuiWenwen，ShaoJingling，ZhuXiaolei，LuXiaohua(1．StateKeyLaboratoryofMaterials—OrientedChemicalEngineering，ColegeofChemistryandChemicalEngineering，NanjingUniversityofTechnology，Naming210009，China)(2．CollegeofChemicala

4、ndBiologicalEngineering，YanehengInstituteofTechnology，Yaneheng224003，China)Abstract：Thegeometry，stability，bondingnature，andpotentialenergysurfaceofCB4(n=2～7)clustersareinvestigatedattheCCSD(T)／6-311+G(d)／／B3LYP／6-311+G(d)leve1．Allofthelowest—energystructuresofCB4(n=2—7)areclosedc

5、yclic，andexistmorestrongthree—centerbonds，whichisattributedtocooperatingefectofand7『bonds．Theinterestinggrowthpatternoflowest—energystructuresofCB4(n=2—7)isrevealed．Theenergyanalysisrevealsthatal(C2B4)，cl(C4B4)andel(C6B4)havehigherstability．Manylower—energyisomerssatisfyHtiekel(4

6、n+2)ruleandhave7r-aromaticity．Isomersblandb3arestableboththermodynamicallyandkinetically．whichimpliesthattheseisomersareobservableinfutureexperiment．Keywords：boroncarboncluster，structure，stability，aromaticity，densityfunctionaltheory近20多年来，富勒烯、碳纳米管到石墨烯这些新材料的不断发现，促使碳团簇热升温l2J，其中对碳团簇

7、的结构和性质的研究是至关重要的．目前对于小的气相碳链、碳环到高度有序固体，比如富勒烯、纳米碳材料(碳纳米管)的生长机制远远不够了解．与碳基材料类似，硼纳米管以及未来有可能合成的硼富勒烯等硼基材料被认为可作为潜在的储氢材料J．由于掺杂原子增加会引起原有团簇的几何结构、电子结构发生变化，其成键特性和物理化学性质也会发生出人意料的变化．因此实验和理论化学家对硼碳团簇进行了大量的研究．早期，Becker和Dietzel4利用激光蒸发硼碳靶点得到原子总数多达17的硼碳离子团簇，其相对强度呈现出奇偶震荡特征．Wang等通过直接激光蒸发产生cB一(n<13)阴离子团簇

8、，并用质谱仪进行研究．理论上，前人通过不同的计算方法研究了硼碳二元团簇结构、电子