金屬硫化物富勒烯及C58-C62的理論研究.pdf

1、金屬原子或者金屬團簇嵌入碳籠得到的富勒烯稱之為內嵌金屬富勒烯（EMFs）。金屬原子和金屬團簇的種類非常多，并且碳籠數目隨著碳原子數的增加而迅速增長，從而使內嵌金屬富勒烯的數量十分龐大。內嵌金屬富勒烯因具有獨特的物理化學性質而受到人們廣泛關注。雖然目前已經可以分離并提純許多內嵌金屬富勒烯及其同分異構體，這使得研究它們的結構和物化性質成為可能，但由于受產量較低和實驗技術不成熟等因素的影響，鑒定結構仍然是內嵌金屬富勒烯研究中的一項艱巨任務。為

2、了高產率的合成方法，必須了解這些異構體之間的結構關系和形成機理。除了經典富勒烯以外，最近發現了含七元環的非經典富勒烯也可以作為三金屬氮化物富勒烯的母籠，所以研究非經典富勒烯的結構和性質十分必要。本文采用密度泛函理論對金屬硫化物富勒烯Sc2S@C2n（n=35-42）進行系統計算，證明了優勢異構體的結構之間具有依賴性，為富勒烯的形成機理提供理論依據，除此以外，還對C58-C62的經典結構和非經典結構進行理論研究。主要包括以下兩個部分：

3、r>　　1）金屬硫化物富勒烯Sc2S@C2n（n=35-42）
　　使用了密度泛函理論系統計算了Sc2S@C2n（n=35-42）的熱力學和動力學穩定性。計算結果表明金屬硫化物富勒烯Sc2S@C2n（n=35-42）的碳籠具有相似的幾何結構，這些金屬富勒烯間可通過Endo-Kroto插入/擠出C2單元和Stone-Wales異構化轉化為相關的結構，從而形成緊密連接的轉化關系圖。除了C74、C78和C84以外，因為Sc2O和Sc2S

4、都傾向于向富勒烯碳籠轉移四個電子，很多較低能量Sc2O@C2n異構體和Sc2S@C2n異構體具有相同的母籠，這些表明電子轉移發揮了重要作用。DFT計算最優異構體的穩定性與實驗觀察結果是一致的，預測穩定性不僅對內嵌金屬富勒烯的形成有重要意義，而且有助于從大量可能存在的異構體混合物中辨別出相應結構。
　　2）C58-C62的穩定性、結構相似性和環電流效應
　　非經典富勒烯在富勒烯、富勒烯外部衍生物和內部衍生物的形成過程中有著重要