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NO在Yn(n=1–12)团簇表面的解离性吸附

姚建刚 宫宝安 王渊旭

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NO在Yn(n=1–12)团簇表面的解离性吸附

姚建刚, 宫宝安, 王渊旭

Dissociative adsorptions of NO on Yn (n=1–12) clusters

Yao Jian-Gang, Gong Bao-An, Wang Yuan-Xu
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  • 采用基于密度泛函理论中的广义梯度近似,在考虑自旋多重度的情况下,对YnNO(n=1–12)团簇进行了构型优化,以及稳定性和成键特性分析,结果表明:n=5,7,8,10时,NO吸附使相应的Yn团簇基态结构发生了明显变化,吸附后,所有尺寸中的N–O键长明显伸长,振动频率减弱,表明NO在Yn团簇表面发生的是解离性吸附,N–Y,O–Y键的共同作用使YnNO团簇具有很大的吸附能;特别是n=3,5,8时,N–O键断裂,吸附能值分别为9.92,9.24,9.82 eV. YnNO和Yn 的二阶能量差分变化趋势表明,NO 吸附对Yn团簇稳定性和成键特性均产生较大影响. N,O原子sp3轨道杂化时孤对电子的出现导致N–O键断裂,增强了N–Y和O–Y间的成键能力,使Y3NO,Y5NO,Y8NO团簇表现出了很好的稳定性.
    The geometry structures, stabilities and chemical bonding properties of the YnNO(n=1–12) clusters are studied in the generalized gradient approximation based on the density functional theory with the consideration of spin multiplicities. The results show that NO adsorption changes the basic frameworks of the corresponding Yn clusters with n=5, 7, 8, 10. The obvious elongation of N–O bond length and the attenuate vibrational frequency indicate that the adsorption of NO on Yn cluster can be regarded as the dissociative adsorption. The chemical bondings of N–Y and O–Y both simultaneously play an important role in enlarging the adsorption energy of YnNO clusters. Specially, Y3NO, Y5NO, and Y8NO have the giant adsorption energies (9.92, 9.24, and 9.82 eV) coupled with the break of the N–O bond. The calculated second-order energy differences suggest that the NO adsorption has influences on the stabilities and bonding properties of Yn clusters. The appearance of the couple electrons, arising from the sp3 hybridization of N and O atom, not only leads to the fracture of N–O bond, but also enhances the ability to form N–Y bond and O–Y bond, which has important effects on the high stabilities of Y3NO, Y5NO, and Y8NO clusters.
    • 基金项目: 山东省高等学校科技计划(批准号:J12LJ54)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Science and Technology Program of High Education of Shandong Province, China (Grant No. J12LJ54).
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-07-18
  • 修回日期:  2013-10-15
  • 刊出日期:  2013-12-05

NO在Yn(n=1–12)团簇表面的解离性吸附

  • 1. 烟台南山学院基础教学部, 烟台 265713;
  • 2. 河南大学计算材料科学研究所, 开封 475004
    基金项目: 山东省高等学校科技计划(批准号:J12LJ54)资助的课题.

摘要: 采用基于密度泛函理论中的广义梯度近似,在考虑自旋多重度的情况下,对YnNO(n=1–12)团簇进行了构型优化,以及稳定性和成键特性分析,结果表明:n=5,7,8,10时,NO吸附使相应的Yn团簇基态结构发生了明显变化,吸附后,所有尺寸中的N–O键长明显伸长,振动频率减弱,表明NO在Yn团簇表面发生的是解离性吸附,N–Y,O–Y键的共同作用使YnNO团簇具有很大的吸附能;特别是n=3,5,8时,N–O键断裂,吸附能值分别为9.92,9.24,9.82 eV. YnNO和Yn 的二阶能量差分变化趋势表明,NO 吸附对Yn团簇稳定性和成键特性均产生较大影响. N,O原子sp3轨道杂化时孤对电子的出现导致N–O键断裂,增强了N–Y和O–Y间的成键能力,使Y3NO,Y5NO,Y8NO团簇表现出了很好的稳定性.

English Abstract

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