如何用dft计算水滑石能带结构，态密度

发布网友 发布时间：2022-04-20 03:27

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热心网友 时间：2022-07-12 03:00

量子化学密度泛函理论(DFT)分别在B3PW91／LANL2DZ和B3PW91／6-31G~(**)的计算水平上对Ni离子的水、羟基配合物可能的几种构型进行优化。分析比较了Ni(OH)_6~(4-)和Ni(H_2O)_6~(2+)化合物的几何参数、能量、前线轨道、电荷分布情况并经振动分析得到了Ni(H_2O)_6~(2+)的红外谱。采用密度泛函理论(DFT)的B3PW91／LANL2DZ的方法对水滑石层板团簇[Zn_nFe(OH)_(2n)]~(3+)和[Ni_nAl(OH)_(2n)]~(3+)的生长机理和形成规律。在B3PW91／LANL2DZ以及B3PW91／6-31g~(**)的计算水平上优化了ZnFe层板的Br~-、NO_3~-的单层板吸附模型和ZnFe层板的F~-、Cl~-、Br~-的插层模型，并进行了振动分析和NBO成键轨道分析，对优化得到的几何构型的键参数、电荷布局以及主客体相互作用能进行了研究。以下为主要计算结果： 1、Ni离子的水及羟基六配位化合物的密度泛函理论研究 优化得到的键参数中，Ni-O键长能与文献报道中的实验数据较好吻合；Ni(H_2O)_6~(2+)比Ni(OH)_6~(4-)更稳定；Ni(OH)_6~(4-)更易吸引带正电荷的阴离子；从HOMO看，Ni(OH)_6~(4-)的能量均为正，所以Ni(OH)_6~(4-)较易发生电子跃迁；振动分析得到的Ni(H_2O)_6~(2+)的红外吸收峰与实验值相一致。 2、[Zn_nFe(OH)_(2n)]~(3+)和[Ni_nAl(OH)_(2n)]~(3+)水滑石层板团簇生长机理的研究 [Zn_nFe(OH)_(2n)]~(3+)和[Ni_nAl(OH)_(2n)]~(3+)的稳定性与桥接的OH数目有关；[Zn_nFe(OH)_(2n)]~(3+)和[Ni_nAl(OH)_(2n)]~(3+)最稳定构型的金属离子几乎全部位于一个平面上；在这个生长过程中，以三聚体[M_2~(2+)M~(3+)(OH)_4]~(3+)稳定态为基核，M~(2+)(OH)_2为单元，O-M~(2+)-O键连方式呈环状周期性生长，且遵循桥接OH数目最多的规律；△E与n呈线性关系，且随着M数量的增加，△E变小，说明随着层板变大，结构越趋于稳定。 3、ZnFe水滑石主体层板与客体阴离子超分子作用的研究 客体阴离子与LDHs主体层板间存在着较强的超分子作用，阴离子的作用顺序依次为：NO_3~-＜Br~-，与文献报道的实验结果相一致；客体阴离子与LDHs主体层板间存在着较强的超分子作用，阴离子主客体作用顺序依次为：F~-＞Cl~-＞Br~-，因此当此类水滑石作为交换前体时的交换顺序为：Br~-＜Cl~-＜F~-，与文献报道的实验结果相一致。