导　　师： 邓开明

学科专业： G0205

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 南京理工大学

摘　　要： 　　本文对基于ih-c80和d5h-c80的内掺金属富勒烯ti2@c80、sc3n@c80进行了理论研究，主要分析了他们的几何结构和电子结构。计算过程借助基于密度泛函理论的dmol3软件包，采用blyp交换关联势和dnp基组。几何结构分析表明掺入ti2、sc3n后，c80碳笼都只发生了细微的膨胀，因此，虽然掺杂之后对称性都发生了变化，但是ti2@c80、sc3n@c80中碳笼的对称性与掺杂之前很接近，在核磁共振(nmr)试验中仍能观察到具有ih和d5h对称的特征谱线。由满足独立五边形规则的c80富勒烯七种异构体中最不稳定的ih-c80掺杂形成的ih-ti2@c80、ih-sc3n@c80成为最稳定的，同时说明通过掺杂能够增加富勒烯的稳定性。电子结构分析表明掺入ti2、sc3n后，使得原先的对称性遭到破坏，从而导致原先的能级结构随之发生了变化，能级分裂，能隙均有所增加，这也是掺杂之后稳定性增强的原因之一，此外，与内掺碱金属不同，能级的变化并不是刚带填充的。掺杂之前ih-c80没有磁性，而d5h-c80约有2μb的磁矩，ti和sc的电子组态分别为3d24s2、3d14s2，因此他们分别有2μb和1μb的磁矩，掺杂之后，ti和sc的磁性淬灭，d5h-c80的磁性也完全淬灭。通过mulliken电荷分析和(c80)-m(m=1-6)的结合能、能隙的比较得知，ti2、sc3n均转移约2个电子给c80。ih-ti2@c80、d5h-ti2@c80、ih-sc3n@c80、d5h-sc3n@c80的垂直离化能(vip)、垂直亲和能(vea)、整体硬度η和绝对电负性χ的研究发现，基于d5h-c80的内掺金属富勒烯比基于ih-c80的内掺金属富勒烯容易被氧化，而难于被还原，他们对自身电子的束缚能力有所差异，因此我们可以推测他们之间可以形成聚合物。

关 键 词： 内掺金属 富勒烯 几何结构 电子结构 磁矩

领　　域： [理学] [理学] [理学]