VOx(x=1～5)团簇结构与稳定性的DFT研究  

Study of the Structures and Stabilities of the VO_x(x=1～5) Molecules by Density Functional Theory

作　　者：杜泉[1] 王玲[1] 谌晓洪[1] 王红艳[2] 高涛[2] 朱正和[2] 

机构地区：[1]西华大学理化学院,成都610039 [2]四川大学原子与分子物理研究所,成都610065

出　　处：《化学学报》2008年第1期23-30,共8页Acta Chimica Sinica

基　　金：国家自然科学基金(No.10376022);四川省教育厅自然科学重点课题(No.2005A195);西华大学人才培养基金(No.R0723314)资助项目

摘　　要：用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,V的内层10个电子用相对论有效实势(RECP)近似,氧原子用全电子基组6-311++g(d),V的价电子用lanl2dz基组,对气态VOx(x=1～5)分子的几何构型、振动频率、垂直电子亲和能、垂直电离能和能级分布进行了理论研究.该系列分子的基态电子态为:VO(4Σ),VO2(2A1),VO3(2A"),VO4(2A2),VO5(4B2).VOx(x=3～5)分子的基态都是立体结构,存在明显的John-Teller和Renner-Teller效应,对称性降低,稳定性增加.VOx(x=1～4)时,它们的第一垂直电离能随氧原子数增加而增加.VO3(2A″)分子的垂直电子亲和能最大,对电子的吸引力最大.VOx(x=1～4)分子的最高占据轨道随氧原子数增加而降低,但从VO4到VO5却没有这个规律.从电子跃迁来看,该系列分子中VO4最稳定,VO最不稳定.该系列分子基态的平均VO键键长随氧原子数增加而增长.The geometric configurations, vibration frequencies, vertical electron affinity energy, vertical ionization energies and energy levels of gaseous VOx （x= 1 ～5） were calculated with a B3LYP method under relativistic effective core potential （RECP） （O/6-311＋＋g（d）, V/LANL2DZ）. The calculations show that the electronic ground states of the series molecules are as follows： VO （4∑）, VO2 （^2A1）, VO3 （^2A″）, VO4 （^2A2） and VO5 （^4B2）. The geometric configurations of the ground states VOx （x=3～5） are stereo-structures, which exhibit obvious John-Teller or Renner-Teller effect, that is, the higher the stability is, the lower the symmetry is. Their first vertical ionization energies increase with the number of oxygen atoms in VOx （x= 1～4）. The molecule VO3 （2A″） has the largest vertical electron affinity energy in VOx （x= 1 ～5） and the strongest attraction for electron among these molecules. The energy of the highest occupied molecular orbital （HOMO） decreases with the number of oxygen atoms in VOx （x = 1-4）, but the rule can not be applied to VOx. From the views of electron transition, the VO4 molecule has the most stable structure and the VO has the most unstable structure. The average length of VO bonds of their ground states of the series mole- cules increases with the O atom numbers.

关 键 词：VOx分子 密度泛函理论(DFT) 相对论有效实势(RECP) 结构和稳定性 

分 类 号：O641.1[理学—物理化学]