Ta4C−/0n(n=0-4)团簇的电子结构、成键性质及稳定性

张超江; 许洪光; 徐西玲; 郑卫军

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本文采用尺寸选择的负离子光电子能谱技术,结合密度泛函理论,对Ta4C?/0n(n=0—4)团簇电子结构、成键性质以及稳定性进行了研究.实验测得Ta4C?n(n=0—4)团簇负离子基态结构的垂直脱附能分别为(1.16±0.08),(1.35±0.08),(1.51±0.08),(1.30±0.08)和(1.86±0.08)eV.中性Ta4Cn(n=0—4)团簇的电子亲和能分别为(1.10±0.08),(1.31±0.08),(1.44±0.08),(1.21±0.08)和(1.80±0.08)eV.研究发现,Ta?/04团簇为四面体结构,Ta4C?/01团簇中碳原子覆盖在Ta4四面体的一个面上方,Ta4C?/02团簇则是两个碳原子分别覆盖在Ta4四面体中的两个面上方.Ta4C?/03团簇是一个缺角立方体结构.Ta4C?/04团簇则是近似立方体结构,可以看成是a-TaC面心立方晶体的最小晶胞单元.分子轨道分析结果显示Ta4C?3团簇的单电子最高占据轨道主要布居在单个钽原子周围,导致Ta4C?3团簇的垂直脱附能明显低于其相邻团簇.理论研究显示随着碳原子数目的增加,Ta4C?/0n(n=0—4)团簇中的钽-钽金属键逐渐被钽-碳共价键取代,单原子结合能逐渐增加且明显高于Ta?/04+n(n=0—4)团簇.中性Ta4C4的单原子结合能高达7.13 eV,这说明钽-碳共价键的形成有利于提高材料的熔点,这与碳化钽作为高温陶瓷材料的特性密切相关.

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来源
《物理学报》 |2021年第2期|238-248|共11页
作者
张超江; 许洪光; 徐西玲; 郑卫军;
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作者单位

中国科学院化学研究所北京分子科学研究中心分子反应动力学国家重点实验室北京 100190;

中国科学院大学北京 100049;

北京怀柔综合性国家科学中心物质科学实验室北京 101400;

中国科学院化学研究所北京分子科学研究中心分子反应动力学国家重点实验室北京 100190;

中国科学院大学北京 100049;

北京怀柔综合性国家科学中心物质科学实验室北京 101400;

中国科学院化学研究所北京分子科学研究中心分子反应动力学国家重点实验室北京 100190;

中国科学院大学北京 100049;

北京怀柔综合性国家科学中心物质科学实验室北京 101400;

中国科学院化学研究所北京分子科学研究中心分子反应动力学国家重点实验室北京 100190;

中国科学院大学北京 100049;

北京怀柔综合性国家科学中心物质科学实验室北京 101400;

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正文语种 chi
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关键词
光电子能谱; 密度泛函; Ta4;

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