摘 要摘 要采用了Dmol3软件中的密度泛函理论(Density Functional Theory, DFT)研究了WnMo(n=1-6)团簇，在几何全优化后得出了基态构型，并在基态构型的基础上计算了相关的物理化学性能，其主要结论如下1. WnMo (n=1-6)团簇的基态结构，多重度均较低，其中WMo团簇为线性结构，W2Mo团簇为平面结构，当n≥3时，结构由二维变成三维。随着团簇原子数目的增长W-Mo的平均键长增加。 2.通过对WnMo (n=1-6)团簇的稳定性分析发现: WnMo (n=1-6)团簇的平均结合能，随着W原子数的增加团簇越来越稳定；二阶能量差分与平均结合能的变化趋势基本一致。3.为了研究WnMo (n=1-6)团簇的化学活性，对它的能隙进行了分析，结果表明，当n=1、3、5时，WnMo团簇的能隙值较大，表明WMo、W3Mo、W5Mo团簇的化学活性较弱，而化学稳定性较强。4.通过对磁性的研究发现，n=1、2、5的团簇磁矩较小团簇本身不显磁性；其中W3Mo和W4Mo团簇中所有原子周围电子均自旋向上团簇磁性较大。 5.红外光谱分析表明团簇的振动频率范围大都分布在100-300cm-1处，峰值在0-5km.mol-1范围内；WMo、W3Mo和W4Mo团簇的振动强度较大。在频率为0-400cm-1范围内波峰较多的为W5Mo、W6Mo团簇，红外光谱峰值数目随着原子数目的增多呈上升趋势。关键词WnMo团簇；基态结构；平均结合能；磁矩; 红外光谱;
Keywords: tungsten clusters; State structures; The average binding energy; Moments ;IR spectrum ;目 录
第一章 绪论 1
1.1 团簇和团簇科学 1
1.1.1 团簇、混合/掺杂团簇 1
1.1.2 团簇的性质 1
1.1.3 团簇研究的意义和前景 2
1.2 钨基团簇研究进展 2
1.2.1 过渡金属团簇的研究 2
1.2.2 钨基团簇的研究 2
1.3 本文主要研究内容 3
第二章 理论基础 4
2.1 量子化学 4
2
 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072# 
.2 密度泛函理论（DFT) 4
2.2.1 DFT简介 4
2.2.2 DFT应用 5
第三章 WnMo(n=16)小团簇结构与性质研究 6
3.1引言 6
3.2计算方法 6
3.3计算结果与讨论 6
3.3.1 几何构型 6
3.3.2 稳定性分析 9
3.3.4红外光谱 19
结论 23
致 谢 24
参 考 文 献 25
第一章 绪论
1.1 团簇和团簇科学
1.1.1 团簇、混合/掺杂团簇
原子或分子团簇（cluster），简称团簇或微团簇（以下简称为团簇），是由一些原子、分子或者离子通过物理或化学作用聚集结合而成的，这些粒子数目变化范围大。尺寸大小从1010 m到108 m，当团簇尺寸变化时，其物理化学性质随之改变。
混合/掺杂团簇是由两种或两种以上的元素组成地相对稳定的聚合体。其性质受组成成分和尺寸大小影响。混合团簇由于较单一团簇极大地扩展了组成、结构的多样性，即通过混合可以产生或加强团簇的某些特殊性质。
团簇大小不一，它的几何结构、电子、磁学和光学等性质都有着不同于单个分子和宏观液体固体的独特之处。团簇作为微观粒子过渡到宏观物质的桥梁，是凝集态物质起初状况[14]。
1.1.2 团簇的性质
（1）基态结构及其稳定性：团簇在一般情况下极少以宏观物质的形式存在，再比较特殊的环境下以存在于微量的气相状态。由于现阶段研究的水平有限，很难确定团簇的几何性质及电子结构。团簇的稳定结构作为研究团簇其他电子特性的基础目前只能由计算模拟得出。红外拉曼光谱图中显示，随着原子数的递增，团簇的强度会出现峰值，即此原子数目的团簇稳定性最强。
（2）尺寸效应：团簇的尺寸远远小于一般的特征长度；由于这个原因，体系的边界条件易被破坏，金属费米能级的能带可能会由连续的变为离散的，金属便逐步转化为半导体；虽然一个原子的增减会影响小尺寸团簇的结构和性质，但其变化的趋势并非单调不变。
（3）磁性：团簇的磁性主要受材料的尺度形象，材料的组成结构和状态也息息相关。作为新型材料的团簇其结构与微观宏观物体都不相同，所以磁性表现出新的特征。
（4）表面效应和催化活性：即单位体积或质量上粒子的总表面积。大部分原子位于团簇的表面，即比表面积较高，而相对容易与其他原子成键；所以说团簇较活泼；比表面积与催化活性的密切相关，即许多团簇都具有较强的催化性能。
（5）偏析效应：混合/掺杂团簇中原子的半径各异，原子数比例的变化会造成结构变革，即降低了团簇的对称性，产生了割据现象，即所谓的偏析现象。
1.1.3 团簇研究的意义和前景
以史为鉴，可以知兴替。每一次勇于创新和实践的壮举都推动了人类文明和社会进步的巨轮：从神农尝百草到仓颉造字；从蔡伦造纸到发明火药；从对磁石的好奇道在茫茫大海中人们能靠着指南针寻找到方向；从伤员伤口感染只能等待死亡到青霉素的发现；习主席总书记在欧美同学会成立100周年庆祝大会上发表重要讲话时指出：惟创新者进，惟创新者强，惟创新者胜 [5]。团簇科学因为与创新材料息息相关，并在基础科学和新型功能材料应用等方面起到举足轻重的作用，使得广大科技工作者对其的重视程度越来越高；团簇作为一种新材料，一种新型的物质存在形式，一种蕴含着无限可能的宝藏，一定会为人类社会的大进步和科技文明的大发展做出积极地、卓有成效的贡献。
团簇是有限粒子构成的集合，双金属原子团簇因为结构和相位既与纯金属原子的结构和相位不同，也和合金的结构和相位不同；我们可以通过不断改变原子尺寸和化学计量数这种相对简单的研究方法来为通过量子和经典理论的方法研究多体问题提供合适的研究对象。不难预见，在不久的将来，团簇科学的研究将会愈来愈深入，更多的规律性的现象与实践性的应用也会越来越被人们熟知；团簇科学技术造福人类将体现地越来越明显；团簇科学的研究前景也将愈加光明。
1.2 钨基团簇研究进展
1.2.1 过渡金属团簇的研究
过度金属独特的d层电子结构，导致在研究其特性时不能简单地套用一般模型加以描述。异于寻常的电子层结构同时造就了过度金属团簇在几何结构、化学吸附、光化学催化及表面催化反应等一系列性质的独特性。目前，过渡金属团簇主要应用在表面吸附、催化、磁性、几何分布独特等方面[6]。
1.2.2 钨基团簇的研究
钨团簇作为具有代表性的过渡金属团簇，很长时间以来，许多科学家对其进行了研究。董兰等人采用密度泛函广义梯度近似（GGA）的PW91方法，用全电子基组DNP对Wn(n=25)及WnMo几何结构进行优化，得出合适的W、Mo比例可降低团簇活性，并且发现H2在WnMo团簇上的吸附不稳定[7]。Oh等用X射线衍射法研究W团簇结构与原子尺寸的关系[8]；Lee等用光电子谱研究Wn (n=20–90)的电子结构[9]。林秋宝等使用密度泛函理论(DFT)下的第一性原理平面波法计算了Wn(n =3–27)团簇的结构特性[10]；Cai等用全电子高斯型基组的BP86水平下的密度泛函计算了Wn(n=1–4) [11]；Yamaguchi等用B3LYPP LanL2DZ水平下的密度泛函理论研究了n=3–6的中性和带电小钨团簇[12]。张秀荣等使用Gaussian 03程序主要研究了中性和带负电Wn(n=24)团簇的几何结构和电子组态，并运用含时密度泛函理论计算其低能激发态，并对实验中得出的光电子能谱进行了理论指认[13]。

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