CALYPSO的AunCs(n=5-8)的电子结构及特征的理论研究

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摘要：金团簇作为一种特殊的材料，在催化和光化学领域具有潜在的用途，因而受到了广泛的关注。我们利用CALYPSO软件对Aun和AunCs（n=5-8）的几何结构进行模拟预测。对于金簇，当原子数高于7个时，团簇以三维结构呈现，而引入Cs原子时，发现随着金团簇的增大，逐渐形成以Cs原子为中心的笼形结构。通过电荷分析，发现对于AunCs簇，Cs原子转移了部分电荷到周围的金原子，并且随着团簇大小的增加，Cs原子转移的电荷数也增加。模拟结果表明，随着团簇的原子个数增多，团簇的能隙变小。65467

毕业论文关键词：团簇，CALYPSO，密度泛函理论，电荷分析

Abstract: As a special kind of material, the gold clusters have received wide attention which exhibit potential applications in catalysis and photochemical areas. We use the CALYPSO software to simulate and predict the geometry of Aun and AunCs (n=5-8). The gold clusters are presented in three-dimensional structure when the number of atoms is higher than 7. With Cs atom introduced, the cluster structures are found to be assembled gradually around the center Cs atom. Through the charge analysis, it is found that the Cs atom transfers the charge to the surrounding gold atoms. The charge amount from Cs atom to gold atoms increases with the size of cluster. Simulation results show that the energy gap of the cluster is decreased with the increasing number of atoms.

Keywords: Cluster, CALYPSO, Density Functional Theory, charge analysis

1 前言 4

2计算模拟参数计算 4

3 结果与讨论 5

3.1 几何结构 5

3.2电荷布居分析 6

3.3电子结构特征 7

结论 9

参考文献 10

致谢 11

1 前言

由于团簇的独特结构和性质特征，团簇物理和化学性质的研究是当前研究的一个热点。在过去几年中，人们对于团簇的几何结构的理论预测一直投以极大的关注[1]。并且，利用理论模拟的方法来预测团簇的结构，有助于人们了解团簇的电子特征，进而预测其性质。这可以为实验设计提供必要的信息和指导[2]。而如何恰当的运用模拟方法来预测团簇的几何结构，是人们研究的第一步。

金团簇是一类特殊的材料，在催化和光化学领域具有潜在用途，已被很多工作者所关注。在过去的几十年间，对于金簇人们进行了大量的理论研究，Häkkinen和Landman[3]利用密度泛函方法研究了Aun(n＝2-10)团簇结构，认为直至Au7团簇最稳定构型均为平面结构，Au8及更高原子数的团簇为三维簇结构。Wang等[4]结合紧束缚势和遗传算法搜索了Aun(n＝2-20)团簇势能面，并结合密度泛函方法寻找能量最低构型，发现从Au7开始三维簇结构更稳定。Bonačić-Koutecký等[5]的计算结果将二维最稳定构型扩大到Au10。Wang[6]利用GGA-PAW方法发现三维最稳定构型最开始出现在Au15。Fernández等[7]利用Siesta软件的计算结果认为三维最稳定构型从Au12开始。对于金簇的结构研究，人们存在争议，到底是从Au7开始，团簇以三维结构稳定，还是更多原子簇构成才形成稳定结构。当引入碱土金属Cs时，对金簇的形成是否存在一定的影响？本文尝试从AunCs出发，对Cs原子在金簇形成中的影响进行理论分析。研究发现引入Cs对金簇的结构特征和稳定性起到了重要影响。文献综述

2计算模拟参数计算