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PtnAl (n=18)小团簇的密度泛函理论研究

温俊青 夏涛 王俊斐

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PtnAl (n=18)小团簇的密度泛函理论研究

温俊青, 夏涛, 王俊斐

A density functional theory study of small bimetallic PtnAl (n=18) clusters

Wen Jun-Qing, Xia Tao, Wang Jun-Fei
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  • 采用密度泛函理论方法,在BPW91/LANL2DZ水平下详细研究了PtnAl(n=18)团簇的几何结构、稳定性和电子性质. 同时,分析了团簇的结构演化规律、平均结合能、二阶能量差分、能隙、磁性、Mulliken电荷和电极化率. 结果表明:除Pt2Al外,所有PtnAl(n=18)团簇的基态几何结构都可以用Al原子替换Ptn+1基态构型中的Pt原子得到,且Al原子位于较高的配位点上. 二阶能量差分、能隙的分析结果表明,PtAl和Pt4Al团簇相对其他团簇具有较高的稳定性. Mulliken电荷分析表明,Al原子所带的电荷转移到Pt原子上,Al原子是电荷的捐赠者. 磁性的分析说明,单个Al原子的加入对Ptn团簇的平均每原子磁矩随尺寸的变化趋势没有影响,但总体上降低了Ptn团簇的平均磁矩. 极化率的研究表明,富Pt团簇的非线形光学效应强,容易被外场极化.
    The geometries, stabilities and electronic properties of PtnAl (n=18) clusters are calculated using density functional theory at BPW91/LANL2DZ level. The stabilities of the ground states of PtnAl (n=18) clusters are discussed by means of the binding energy, the second difference in energy and energy gaps, and the magnetic properties. Mulliken charges are studied. The growth patterns for different sized PtnAl (n=18) clusters are of Al-substituted Ptn+1 clusters and they keep a similar framework of the most stable Ptn+1 clusters except Pt2Al. Al atoms in the ground state PtnAl isomer tend to occupy the most highly coordinated positions. The analyses of stabilities show that PtAl and Pt4Al are more stable than other clusters. Mulliken population analysis shows that charges are transferred from Al atoms to Pt atoms, which indicates that Al atom acts as electron donor in all PtnAl clusters. The analysis of magnetic property shows that doping an Al atom reduces the average atomic magnetic moment of the host Pd cluster. Pt-rich clusters which have a strong nonlinear optical effect and are easy to polarize by external electromagnetic field.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11247229)、陕西省教育厅科研计划项目(批准号:2013JK0629)和省级大学生创新创业训练计划项目(批准号:Z12187)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 11247229), Science Research Program Funded by Shaanxi Provincial Education Department, China (Grant No. 2013JK0629) and Provincial College Students Innovation and Entrepreneurship Training Program, China (Grant No. Z12187).
    [1]

    Sebetci A, Gvenc Z B 2003 Surf. Sci. 525 66

    [2]

    Xiao L, Wang L C 2004 J. Phys. Chem. A 108 8605

    [3]

    Tian W Q, Ge M, Sahu B R, Wang D X, Yamada T, Mashiko S 2004 J. Phys. Chem. A 108 3806

    [4]

    Futschek T, Hafner J, Marsman M 2006 J. Phys.: Condens. Matter 18 9703

    [5]

    Zhang X R, Yang X, Ding X L 2012 Chin. Phys. B 21 093601 (in Chinese) [张秀荣, 杨星, 丁迅雷 2012 中国物理B 21 093601]

    [6]

    Cheng D J, Wang W C, Huang S P 2006 J. Phys. Chem. B 110 16193

    [7]

    Corina M, Claude D, Daniel D 2002 J. Catal. 212 125

    [8]

    Yuan D W, Wang Y, Zeng Z 2005 J. Phys. 122 114

    [9]

    Gou J J, Yang J X, Dong D 2006 J. Mol. Struct. (Theochem) 764 117

    [10]

    Guo J J, Yang J X, Xu S L 2008 J. At. Mol. Phys. 25 838 (in Chinese) [郭建军, 杨继先, 许生林2008 原子与分子物理学报25 838]

    [11]

    Zhang X R, Hong L L, Cui Y N, Zhang W 2009 J. Mol. Sci. 25 192 (in Chinese) [张秀荣, 洪伶俐, 崔彦娜, 张伟 2009 分子科学学报 25 192]

    [12]

    Mandal M, Kundu S, Sau T K 2003 Chem. Mater. 15 3710

    [13]

    Xu Y, Ruban A V, Mavrikakis M 2004 J. Am. Chem. Soc. 126 4717

    [14]

    Baletto F, Ferrando R, Fortunelli A 2002 J. Chem. Phys. 16 3856

    [15]

    Jacob T, Muller R P, Goddard W A 2003 J. Phys. Chem. B 107 9465

    [16]

    Wakabayashi N, Takeichi M, Uchida H 2005 J. Phys.Chem. B 109 5836

    [17]

    Yamagishi S, Fujimoto T, Inada Y 2005 J. Phys. Chem. B 109 8899

    [18]

    Chen Y Y, Shi Z, Zhou S M, Rui W B, Du J 2013 Chin. Phys. B 22 067504

    [19]

    Liu G, Wang W, Niu Y, Wu W 2001 Corros. Sci. Prot. Technol. 13 106 (in Chinese) [刘刚, 王文, 牛焱, 吴维 2001 腐蚀科学与防护技术 13 106]

    [20]

    Pang Y, Guan H R, Sun X F, Jiang X X 1997 Corros. Sci. Prot. Technol. 9 34 (in Chinese) [庞英, 管恒荣, 孙晓峰, 姜晓霞 1997 腐蚀科学与防护技术 9 34]

    [21]

    Zhang J J, Zhang H 2010 Acta Phys. Sin. 59 4143 (in Chinese) [张建军, 张红 2010 物理学报 59 4143]

    [22]

    Michael W, Frank K, Tapan C 2008 J. Alloys Compd. 455 130

    [23]

    Niu W X, Zhang H, Gong M, Cheng X L 2013 Chin. Phys. B 22 066802

    [24]

    Huang Y, Gou H Y, Liao Z W, Sun Q Q, Zhang W, Ding S J 2010 Acta Phys. Sin. 59 2057 (in Chinese) [黄玥, 苟鸿雁, 廖忠伟, 孙清清, 张卫, 丁士进 2010 物理学报 59 2057]

    [25]

    L J, Qin J P, Wu H S 2013 Acta Phys. Sin. 63 053101 (in Chinese) [吕瑾, 秦键萍, 武海顺 2013 物理学报 63 053101]

    [26]

    Wen J Q, Jiang Z Y, Li J Q, Cao L K, Chu S Y 2010 Int. J. Quan. Chem. 110 1368

    [27]

    Wen J Q, Jiang Z Y, Hou Y Q, Li J Q, Chu S Y 2010 J. Mol. Struct. (Theochem) 949 91

    [28]

    Zhao G F, Zhang J, Jing Q 2007 J. Chem. Phys. 127 234312

    [29]

    Xiang J, Wei S H, Yan X H, You J Q, Mao Y L 2004 J. Chem. Phys. 120 4251

    [30]

    Guo L 2009 Comp. Mater. Sci. 45 951

    [31]

    Zhang X R, Gao C H, Wu L Q, Tang H S 2010 Acta Phys. Sin. 59 5249 (in Chinese) [张秀荣, 高从花, 吴礼清, 唐会帅 2010 物理学报 59 5429]

  • [1]

    Sebetci A, Gvenc Z B 2003 Surf. Sci. 525 66

    [2]

    Xiao L, Wang L C 2004 J. Phys. Chem. A 108 8605

    [3]

    Tian W Q, Ge M, Sahu B R, Wang D X, Yamada T, Mashiko S 2004 J. Phys. Chem. A 108 3806

    [4]

    Futschek T, Hafner J, Marsman M 2006 J. Phys.: Condens. Matter 18 9703

    [5]

    Zhang X R, Yang X, Ding X L 2012 Chin. Phys. B 21 093601 (in Chinese) [张秀荣, 杨星, 丁迅雷 2012 中国物理B 21 093601]

    [6]

    Cheng D J, Wang W C, Huang S P 2006 J. Phys. Chem. B 110 16193

    [7]

    Corina M, Claude D, Daniel D 2002 J. Catal. 212 125

    [8]

    Yuan D W, Wang Y, Zeng Z 2005 J. Phys. 122 114

    [9]

    Gou J J, Yang J X, Dong D 2006 J. Mol. Struct. (Theochem) 764 117

    [10]

    Guo J J, Yang J X, Xu S L 2008 J. At. Mol. Phys. 25 838 (in Chinese) [郭建军, 杨继先, 许生林2008 原子与分子物理学报25 838]

    [11]

    Zhang X R, Hong L L, Cui Y N, Zhang W 2009 J. Mol. Sci. 25 192 (in Chinese) [张秀荣, 洪伶俐, 崔彦娜, 张伟 2009 分子科学学报 25 192]

    [12]

    Mandal M, Kundu S, Sau T K 2003 Chem. Mater. 15 3710

    [13]

    Xu Y, Ruban A V, Mavrikakis M 2004 J. Am. Chem. Soc. 126 4717

    [14]

    Baletto F, Ferrando R, Fortunelli A 2002 J. Chem. Phys. 16 3856

    [15]

    Jacob T, Muller R P, Goddard W A 2003 J. Phys. Chem. B 107 9465

    [16]

    Wakabayashi N, Takeichi M, Uchida H 2005 J. Phys.Chem. B 109 5836

    [17]

    Yamagishi S, Fujimoto T, Inada Y 2005 J. Phys. Chem. B 109 8899

    [18]

    Chen Y Y, Shi Z, Zhou S M, Rui W B, Du J 2013 Chin. Phys. B 22 067504

    [19]

    Liu G, Wang W, Niu Y, Wu W 2001 Corros. Sci. Prot. Technol. 13 106 (in Chinese) [刘刚, 王文, 牛焱, 吴维 2001 腐蚀科学与防护技术 13 106]

    [20]

    Pang Y, Guan H R, Sun X F, Jiang X X 1997 Corros. Sci. Prot. Technol. 9 34 (in Chinese) [庞英, 管恒荣, 孙晓峰, 姜晓霞 1997 腐蚀科学与防护技术 9 34]

    [21]

    Zhang J J, Zhang H 2010 Acta Phys. Sin. 59 4143 (in Chinese) [张建军, 张红 2010 物理学报 59 4143]

    [22]

    Michael W, Frank K, Tapan C 2008 J. Alloys Compd. 455 130

    [23]

    Niu W X, Zhang H, Gong M, Cheng X L 2013 Chin. Phys. B 22 066802

    [24]

    Huang Y, Gou H Y, Liao Z W, Sun Q Q, Zhang W, Ding S J 2010 Acta Phys. Sin. 59 2057 (in Chinese) [黄玥, 苟鸿雁, 廖忠伟, 孙清清, 张卫, 丁士进 2010 物理学报 59 2057]

    [25]

    L J, Qin J P, Wu H S 2013 Acta Phys. Sin. 63 053101 (in Chinese) [吕瑾, 秦键萍, 武海顺 2013 物理学报 63 053101]

    [26]

    Wen J Q, Jiang Z Y, Li J Q, Cao L K, Chu S Y 2010 Int. J. Quan. Chem. 110 1368

    [27]

    Wen J Q, Jiang Z Y, Hou Y Q, Li J Q, Chu S Y 2010 J. Mol. Struct. (Theochem) 949 91

    [28]

    Zhao G F, Zhang J, Jing Q 2007 J. Chem. Phys. 127 234312

    [29]

    Xiang J, Wei S H, Yan X H, You J Q, Mao Y L 2004 J. Chem. Phys. 120 4251

    [30]

    Guo L 2009 Comp. Mater. Sci. 45 951

    [31]

    Zhang X R, Gao C H, Wu L Q, Tang H S 2010 Acta Phys. Sin. 59 5249 (in Chinese) [张秀荣, 高从花, 吴礼清, 唐会帅 2010 物理学报 59 5429]

  • [1] 阴敏, 张敏, 吕瑾, 武海顺. TM@Cu12N12团簇磁性第一性原理研究. 物理学报, 2019, 68(20): 203102. doi: 10.7498/aps.68.20190737
    [2] 罗强, 杨恒, 郭平, 赵建飞. N型甲烷水合物结构和电子性质的密度泛函理论计算. 物理学报, 2019, 68(16): 169101. doi: 10.7498/aps.68.20182230
    [3] 杨雪, 丁大军, 胡湛, 赵国明. 中性和阳离子丁酮团簇的结构及稳定性的理论研究. 物理学报, 2018, 67(3): 033601. doi: 10.7498/aps.67.20171862
    [4] 张陈俊, 王养丽, 陈朝康. InCn+(n=110)团簇的密度泛函理论研究. 物理学报, 2018, 67(11): 113101. doi: 10.7498/aps.67.20172662
    [5] 吕瑾, 杨丽君, 王艳芳, 马文瑾. Al2Sn(n=210)团簇结构特征和稳定性的密度泛函理论研究. 物理学报, 2014, 63(16): 163601. doi: 10.7498/aps.63.163601
    [6] 秦健萍, 梁瑞瑞, 吕瑾, 武海顺. ComAln(m+n ≤ 6)团簇的结构和磁性理论研究. 物理学报, 2014, 63(13): 133102. doi: 10.7498/aps.63.133102
    [7] 温俊青, 张建民, 姚攀, 周红, 王俊斐. PdnAl(n=18)二元团簇的密度泛函理论研究. 物理学报, 2014, 63(11): 113101. doi: 10.7498/aps.63.113101
    [8] 吕瑾, 秦健萍, 武海顺. ConAl (n= 18)合金团簇结构和磁性质研究. 物理学报, 2013, 62(5): 053101. doi: 10.7498/aps.62.053101
    [9] 张致龙, 陈玉红, 任宝兴, 张材荣, 杜瑞, 王伟超. (HMgN3)n(n=15)团簇结构与性质的密度泛函理论研究. 物理学报, 2011, 60(12): 123601. doi: 10.7498/aps.60.123601
    [10] 金蓉, 谌晓洪. 密度泛函理论对ZrnPd团簇结构和性质的研究. 物理学报, 2010, 59(10): 6955-6962. doi: 10.7498/aps.59.6955
    [11] 李喜波, 王红艳, 罗江山, 吴卫东, 唐永建. 密度泛函理论研究ScnO(n=1—9)团簇的结构、稳定性与电子性质. 物理学报, 2009, 58(9): 6134-6140. doi: 10.7498/aps.58.6134
    [12] 陈宣, 彭霞, 邓开明, 肖传云, 胡凤兰, 谭伟石. 笼状Au20内掺M13(M=Fe,Ti)团簇磁性的密度泛函计算研究. 物理学报, 2009, 58(8): 5370-5375. doi: 10.7498/aps.58.5370
    [13] 陈玉红, 康 龙, 张材荣, 罗永春, 元丽华, 李延龙. (Ca3N2)n(n=1—4)团簇结构与性质的密度泛函理论研究. 物理学报, 2008, 57(10): 6265-6270. doi: 10.7498/aps.57.6265
    [14] 雷雪玲, 祝恒江, 葛桂贤, 王先明, 罗有华. 密度泛函理论研究BnNi(n=6—12)团簇的结构和磁性. 物理学报, 2008, 57(9): 5491-5499. doi: 10.7498/aps.57.5491
    [15] 雷雪玲, 王清林, 闫玉丽, 赵文杰, 杨 致, 罗有华. 利用密度泛函理论研究BnNi(n≤5)小团簇的结构和磁性. 物理学报, 2007, 56(8): 4484-4490. doi: 10.7498/aps.56.4484
    [16] 陈玉红, 张材荣, 马 军. MgmBn(m=1,2;n=1—4)团簇结构与性质的密度泛函理论研究. 物理学报, 2006, 55(1): 171-178. doi: 10.7498/aps.55.171
    [17] 方庆清, 焦永芳, 李 锐, 汪金芝, 陈 辉. 单轴M型SrFe12-xCrxO19超细粒子结构与磁性研究. 物理学报, 2005, 54(4): 1826-1830. doi: 10.7498/aps.54.1826
    [18] 郭鸿涌, 刘宝丹, 唐宁, 罗鸿志, 李养贤, 杨伏明, 吴光恒. Co和稳定元素对Nd3(Fe,Co,M)29(M=Ti,V,Cr) 化合物结构和磁性的影响. 物理学报, 2004, 53(1): 189-193. doi: 10.7498/aps.53.189
    [19] 汪金芝, 方庆清. 纳米Zn0.6CoxFe2.4-xO4晶粒的结构相变与磁性研究. 物理学报, 2004, 53(9): 3186-3190. doi: 10.7498/aps.53.3186
    [20] 鲁 毅, 李庆安, 邸乃力, 成昭华, 薛艳杰, 张 莉, 陈 娜, 肖红文, 张百生, 陈东凤. Nd0.5Sr0.4Pb0.1MnO3的结构和磁性. 物理学报, 2003, 52(8): 2057-2060. doi: 10.7498/aps.52.2057
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-09-27
  • 修回日期:  2013-10-22
  • 刊出日期:  2014-01-05

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