Nghiên cứu lý thuyết cấu trúc và tính chất của một số cluster của kim loại paladi pdn n = 2÷6

TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC =====o0o===== BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA MỘT SỐ CLUSTER KIM LOẠI PALADI Pdn n = 2÷6 Thuộc nhóm ngành khoa học: TN2 Sơn La, tháng 6/2017 TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC =====o0o===== BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA MỘT SỐ CLUSTER KIM LOẠI PALADI Pdn n = 2÷6 Thuộc nhóm ngành khoa học: TN2 Sinh viên thực hiện: Thào Seo Lùng Vũ Thị Phƣơng Thảo Giới Tính:Nam Dân tộc: Mông Giới Tính:Nữ Lớp: K55 ĐHSP Hóa Học Năm thứ: 03/Số năm đào tạo: 04 Ngành học: Sƣ phạm Hóa Học Sinh viên chịu trách nhiệm chính: Thào Seo Lùng Ngƣời hƣớng dẫn: ThS Lê Khắc Phƣơng Chi Sơn La, tháng 6/2017 Dân tộc: Kinh Khoa: Sinh - Hóa Lời cảm ơn ***** Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc, chúng em xin chân thành cảm ơn cô giáo ThS Lê Khắc Phƣơng Chi tận tình hƣớng dẫn, động viên tạo điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn đến thầy cô Trung Tâm Khoa Học Tính Toán trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành đề tài Chúng em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc chân thành đến thầy cô giáo tổ môn hóa Vô - Hóa lý - Hóa phân tích, Ban chủ nhiệm Khoa Sinh – Hóa, thầy cô phòng khoa học hợp tác quốc tế trung tâm thông tin thƣ viện trƣờng Đại học Tây Bắc tạo điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành đề tài Chúng xin chân thành cảm ơn giúp đỡ ủng hộ nhiệt tình bạn bè lớp K55 ĐHSP Hóa học, ngƣời thân gia đình dành cho động viên khích lệ tinh thần tạo điều kiện cho chúng em thời gian học tập rèn luyện trƣờng Đại học Tây Bắc Xin trân trọng cảm ơn! Sơn La, tháng năm 2017 Nhóm tác giả Thào Seo Lùng Vũ Thị Phƣơng Thảo MỤC LỤC MỞ ĐẦU I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU III NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU IV PHẠM VI NGHIÊN CỨU V PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU NỘI DUNG CHƢƠNG I CƠ SỞ LÝ THUYẾT I CƠ SỞ LÝ THUYẾT HÓA HỌC LƢỢNG TỬ [8, 17, 19] I.1 Phƣơng trình Schrodinger trạng thái dừng I.2 Phƣơng trình Schrodinger cho hệ nhiều electron [1, 3, 8, 17, 19] I.2.1 Toán tử Hamilton I.2.2 Hàm sóng hệ nhiều electron I.2.3 Phương trình Schrodinger hệ nhiều electron I.3 Cấu hình electron hàm sở I.3.1 Cấu hình electron I.3.2 Bộ hàm sở II CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN HÓA HỌC [8, 19] 11 II.1 Phƣơng pháp Hartree – Fock 11 II.2 Phƣơng pháp phiếm hàm mật độ (DFT) 12 II.2.1 Mô hình Thomas – Fermi 13 II.2.2 Các định lí Hohenberg – Kohn 13 II.2.3 Các phương trình Kohn – Sham 14 III CẤU TRÚC VÙNG NĂNG LƢỢNG TRONG CHẤT BÁN DẪN 16 IV ĐẠI CƢƠNG VỀ PHỔ TỬ NGOẠI – KHẢ KIẾN (UV – Vis) [2] 17 CHƢƠNG II TỔNG QUAN VỀ HỆ CHẤT NGHIÊN CỨU 19 I HỆ CHẤT NGHIÊN CỨU 19 I.1 Cluster kim loại 19 I.2 Kim loại Paladi 22 I.3 Lịch sử nghiên cứu 23 II PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 II.1 Phần mềm tính toán 24 II.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 24 CHƢƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26 I KHẢO SÁT PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 26 II KHẢO SÁT CÁC DẠNG CẤU TRÚC BỀN CỦA KIM LOẠI Pdn 26 III MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA CÁC CLUSTER Pdn BỀN 31 IV PHỔ UV-Vis CỦA MỘT SỐ CLUSTER Pdn 36 KẾT LUẬN 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 DANH MỤC KÍ HIỆU VIẾT TẮT Kí hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt AO Atomic Orbital Obitan nguyên tử CGF Constracted Gaussian Functions Bộ hàm Gauss rút gọn DFT Density Functional Theory Lý thuyết phiếm hàm mật độ Energy Năng lƣợng Gaussian Type Orbitals Các obitan kiểu Gaussian E GTO HF Hartreee-Fock HOMO Hightest Occupied Molecular Orbital LCAO Linear Combination of Atomic Orbital Năng lƣợng lƣợng tử trạng thái tĩnh (năng lƣợng điểm đơn) Obitan phân tử bị chiếm cao Tổ hợp tuyến tính obitan nguyên tử LCD Liquid Crystal Display Màn hình tinh thể lỏng LED Light Emitting Diode Điốt phát quang LUMO MO OLED Lowest Unoccupied Molecular Orbital Obitan phân tử không bị chiếm thấp Molecular Orbital Obitan phân tử Organic Light Emitting Diode Điốt phát quang hữu Nhóm kim loại bạch kim PGM Platinum Group Metal (paladi, platin, rhodi, rutheni, iridi osimi) STO Slater Type Orbitals Các obitan kiểu Slater Phiếm hàm mật độ phụ thuộc TD-DFT Time- Density Functional Theory UV-Vis Ultraviolet Visible Spectroscopy Phổ tử ngoại – khả kiến UHF Ultra High Frequency Tần số cực cao ZPE Zero Point Energy Năng lƣợng điểm không vào thời gian DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Giá trị độ dài liên kết Pd-Pd (Å) lƣợng liên kết trung bình (eV) ELKTB cluster Pd2 26 Bảng Giá trị lƣợng điểm đơn (au/hartree), lƣợngd ao động điểm không ZPE (J/mol), lƣợng tổng E (eV) lƣợng tƣơng đối ∆E (eV) Pd 26 Bảng 3 Cấu trúc số cluster Pdn .28 Bảng Giá trị lƣợng đeểm đơn (au/hartree), lƣợngda o động điểm không ZPE (J/mol), lƣợng tổng E (eV) lƣợng tƣơng đối ∆E (eV) 31 Bảng Cấu trúc bền cluster Pdn 32 Bảng Các thông số dạng cluster Pdn bền 32 Bảng Giá trị lƣợng liên kết Pd-Pd (EPd-Pd) (eV) lƣợng liên kết trung bình (ELKTB) (eV) .33 Bảng Giá trị lƣợng HOMO (eV), LUMO (eV) mức chênh lệch lƣợng LUMO-HOMO (eV) số cluster Pdn 34 Bảng Giá trị mức chênh lệch lƣợng LUMO-HOMO số vật liệu bán dẫn phổ biến 35 Bảng 10 Kết phổ UV-Vis số cluster Pdn 36 Bảng 11 Bƣớc sóng cực đại, cƣờng độ dao động số cluster Pdn 37 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1 Mô hình vùng lƣợng chất bán dẫn 16 Hình Sơ đồ bƣớc chuyển lƣợng electron .18 Hình Đồ thị biến đổi lƣợng liên kết Pd-Pd (EPd-Pd) lƣợng liên kết trung bình (ELKTB) cluster Pdn 33 Hình Đồ thị biến đổi EHOMO (eV), ELUMO (eV) ∆ELUMO-HOMO (eV) cluster Pdn 35 MỞ ĐẦU I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hiện nay, với phát triển mạnh mẽ kinh tế, khoa học công nghệ đạt đƣợc thành tựu vƣợt bậc để đóng góp vào bƣớc tiến quan trọng phát triển nhân loại Trong đó, đáng ý đời phát triển nhanh chóng lĩnh vực khoa học nano Lĩnh vực đƣợc mở rộng sang vật lý, hóa học, kỹ thuật nhiều lĩnh vực khác, từ khoa học đến ứng dụng công nghệ Trong vài năm trở lại đây, công nghệ nano đời tạo nên bƣớc nhảy đột phá ngành hóa học vật liệu, điện tử, tin học, y khoa, sinh học, giải trí,… đặc biệt sống đƣợc sử dụng rộng rãi nhƣ gạc chữa bỏng đƣợc phủ nano bạc, pin lƣợng mặt trời, đèn LED, sơn kháng khuẩn nano… Công nghệ nano làm thay đổi sống nhờ vào khả can thiệp ngƣời kích thƣớc nanomet (nm) Tại quy mô đó, vật liệu nano thể tính chất đặc biệt lý thú khác hẳn với tính chất chúng kích thƣớc lớn Trong cluster chiếm vị trí quan trọng Các cluster đƣợc định nghĩa tập hợp có từ đến hàng ngàn nguyên tử có kích cỡ nm nhỏ Chính có kích thƣớc nm nên có tính chất vật lý hóa học khác biệt với dạng khối Có lẽ, minh chứng rõ ràng cho tƣợng việc khám phá cluster kim loại vàng, vật liệu đƣợc biết đến với thụ động hóa học dạng khối, nhƣng lại hoạt động hóa học mạnh trở thành vật liệu xúc tác tuyệt vời cho nhiều phản ứng nhƣ oxi hóa CO, khử NO,… Từ công trình nghiên cứu Walter David Knight cộng mở kỉ nguyên lĩnh vực nghiên cứu cluster điều chế phát cluster kim loại kiềm có đến 100 nguyên tử cách cho bay kim loại natri dẫn kim loại qua ống phun siêu âm Sau nghiên cứu đƣợc mở rộng với cluster kim loại có kích thƣớc lớn hơn, nhƣng có lớp vỏ giống với cluster kim loại kiềm cluster kim loại quý nhƣ: Au, Ag, Cu, … kim loại chuyển tiếp có phân lớp d chƣa bão hòa Những electron orbitan d chƣa bão hòa đóng vai trò quan trọng trình hình thành liên kết hóa học đƣợc dự đoán tạo đặc tính khác biệt cluster Hơn nữa, cluster kim loại tƣơng tác với ánh sáng, chúng trải qua chuyển mức lƣợng, hệ xảy tƣợng hấp thụ, phát xạ ánh sáng tƣợng cộng hƣởng bề mặt Tính chất quang học hạt có kích thƣớc nm kim loại đƣợc nghiên cứu năm gần đƣợc đƣa vào ứng dụng có hiệu cao công nghiệp đại đƣợc ứng dụng nghiên cứu y học, vật liệu bán dẫn… Tuy nhiên, chƣa có lí thuyết đầy đủ để giúp dự đoán cấu trúc bền cluster kim loại phân tử chất rắn Hơn nữa, tƣơng đối biết mối quan hệ phức tạp tinh vi cấu trúc, electron nguyên tử với độ bền khả phản ứng hợp chất Do đó, việc nghiên cứu tính chất độc đáo, khác biệt khả ứng dụng rộng rãi cluster nhiều kim loại chuyển tiếp mối quan tâm nhiều nhà khoa học giới Trong đó, paladi kim loại chuyển tiếp đƣợc quan tâm nghiên cứu ứng dụng to lớn kim lại lĩnh vực khác nhƣ làm trang sức, đƣợc sử dụng công nghệ sản xuất tụ điện gốm nhiều lớp, sản xuất dụng cụ nha khoa với công nghệ phát triển paladi đƣợc dùng để sản xuất hợp mạch, tiếp điểm áp thấp, Vì vậy, việc nghiên cứu lý thuyết tính chất số cluster kim loại paladi nhu cầu cấp thiết với hy vọng kết thu đƣợc cho hệ nghiên cứu sử dụng làm tài liệu tham khảo cho nhà khoa học làm thực nghiệm nhƣ nghiên cứu lý thuyết sâu rộng Nhƣ biết hóa học lƣợng tử ngành khoa học ứng dụng học lƣợng tử vào giải vấn đề hóa học Cụ thể cho phép tiến hành nghiên cứu lí thuyết cấu trúc phân tử khả phản ứng, giúp tiên đoán nhiều thông số phản ứng trƣớc tiến hành thí nghiệm Hơn nữa, với tiến công nghệ số thời đại ngày nay, máy tính tính toán cách nhanh chóng phép tính phức tạp, giúp cho việc phát triển phƣơng pháp phần mềm tính toán hóa học lƣợng tử Áp dụng phƣơng pháp phần mềm để tính toán cho biết tham số cấu trúc, loại lƣợng, bề mặt năng, chế phản ứng, thông số nhiệt động lực học… mà cho biết thông tin phổ hồng ngoại, phổ khối lƣợng, phổ UV-VIS Nhờ phƣơng pháp hóa học lƣợng tử phần mềm tính toán trở thành công cụ đắc lực việc nghiên cứu, khảo sát cấu trúc phân tử, chế nhiều phản ứng hóa học điều kiện khác mà thực nghiệm khó thực thực đƣợc Với tất lí trên, chọn đề tài: “Nghiên cứu lý thuyết cấu trúc tính chất số cluster kim loại paladi (Pdn) n=2÷6” C2v Td (a) (b) C4v D3h Pd5 (c) D4h 29 Pd6 (a) (b) Oh D4h (c) (d) D3h Cs (e) D2h 30 Bảng Giá trị lượng đeểm đơn (au/hartree), lượngda o động điểm không ZPE (J/mol), lượng tổng E (eV) lượng tương đối ∆E (eV) ΔE (eV) Pdn HF(au/hartree) ZPE(J/mol) Etổng (eV) Pd2 -253,5688316 1250,2 -6899,946016 (a) -380,3727625 2385,5 -10350,44477 0,00000 (b) -380,3515928 2397,2 -10349,86859 0,57618 (c) -380,3406733 2036,4 -10349,57520 0,86957 (d) -380,2545696 2458,5 -10347,22782 3,21695 (a) -507,2878259 5312,5 -13803,94902 0,00000 (b) -507,2573213 5040,9 -13803,12177 0,82725 (c) -506,8578091 4177,0 -13792,52944 11,4196 (d) -506,8391990 1903,9 -13791,77659 12,1724 (a) -634,1314972 6953,2 -17255,57835 0,00000 (b) -634,1318498 7436,8 -17255,52851 0,04984 (c) -634,0339515 4938,7 -17252,89045 2,68790 (a) -760,9892324 9883,6 -20707,46817 0,00000 (b) -760,9892314 9908,6 -20707,46788 0,00029 (c) -760,9310285 9115,2 -20707,01432 0,45385 (d) -760,8774123 9396,7 -20706,55288 0,91529 (e) -760,9305446 8857,7 -20705,88182 1,58635 Pd3 Pd4 Pd5 Pd6 III MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA CÁC CLUSTER Pdn BỀN Các dạng cấu trúc bền số cluster Pdn đƣợc biểu diễn bảng 3.5 Các dạng bền số cluster Pdn tƣơng ứng có cấu trúc đối xứng nhóm đồng phân có lƣợng thấp 31 Bảng Cấu trúc bền cluster Pdn Pd3 Pd2 D∞h D∞h Pd4 Pd5 D2d D3h Pd6 Oh Từ số cluster Pdn bền xác định khảo sát thông số số lƣợng tử spin, tần số dao động nhỏ liên kết Pd-Pd ν (cm-1), giá trị momen lƣỡng cực nhƣ nhóm điểm đối xứng chúng Các kết đƣợc trình bày bảng 3.6 Bảng Các thông số dạng cluster Pdn bền Trạng Momen lƣỡng Nhóm điểm Cấu trúc Pdn ν (cm-1) thái spin cực (D) đối xứng Pd2 Triplet 209,01 0,000 D∞h Pd3 Triplet 151,00 0,000 D∞h Pd4 Triplet 101,78 0,000 D2d Pd5 Triplet 52,70 0,000 D3h Pd6 Singlet 102,50 0,000 Oh 32 Bên cạnh thông số cấu trúc tần số dao động ta xét thêm giá trị lƣợng liên kết Pd-Pd, với EPd-Pd (Pdn) = E(Pd) + E(Pdn-1) - E(Pdn) ELKTB= (nxEPd -EPdn )/n Bảng Giá trị lượng liên kết Pd-Pd (EPd-Pd) (eV) lượng liên kết trung bình (ELKTB) (eV) Cấu trúc Nhóm điểm ELKTB (eV) EPd-Pd (eV) ELKTB (eV) Pdn đối xứng [27] Pd 0,0000 0,0000 Pd2 D∞h 1,3755 0,6877 0,663 Pd3 D∞h 1,2135 0,8630 1,235 Pd4 D2d 4,2190 1,7020 1,630 Pd5 D3h 2,3441 1,8304 1,744 Pd6 Oh 2,6045 1,9594 1,874 Từ bảng kết ta nhận thấy, kết tính toán giá trị E LKTB phƣơng pháp lựa chọn phù hợp với kết nhóm tác giả Paola Nava, Marek Sierkaa Reinhart Ahlrichs đăng tạp chí Physical Chemistry Chemical Physics [27] Kết lần cho thấy phƣơng pháp hàm sở sử dụng tính toán thực cho kết gần tốt Hình Đồ thị biến đổi lượng liên kết Pd-Pd (EPd-Pd) lượng liên kết trung bình (ELKTB) cluster Pdn Từ giá trị lƣợng thu đƣợc hình 3.2 thấy giá trị lƣợng liên kết Pd-Pd tăng dần theo số nguyên tử cluster giá trị biến đổi nhƣ sau: 33 cluster có số nguyên tử Pd chẵn có giá trị lớn cluster có số nguyên tử lẻ kề Còn giá trị lƣợng liên kết trung bình lại tăng nhƣng tỉ lệ tăng lại giảm số nguyên tử Pd cluster tăng dần Một ứng dụng quan trọng cluster kim loại nói chung nhƣ Paladi nói riêng tính chất quang đƣợc ứng dụng rộng rãi điện tử đặc biệt vật liệu bán dẫn Tính chất ảnh hƣởng trực tiếp ứng dụng khoảng lƣợng thuộc vùng cấm vật liệu Xác định giá trị cluster Pdn với mục đích cung cấp số liệu nhƣ tiên đoán lý thuyết cho nhà nghiên cứu thực nghiệm tiến hành lựa chọn vật liệu có tính ứng dụng cao Để xác định giá trị lƣợng vùng cấm, sử dụng hàm sở LANL2DZ để tính toán giá trị lƣợng số cluster Pdn Năng lƣợng vùng cấm đƣợc tính giá trị chênh lệch lƣợng LUMO HOMO Chúng thu đƣợc kết lƣợng bảng 3.8 Bảng Giá trị lượng HOMO (eV), LUMO (eV) mức chênh lệch lượng LUMO-HOMO (eV) số cluster Pdn Cấu trúc Pdn EHOMO (eV) ELUMO (eV) ∆ELUMO-HOMO (eV) Pd -3,6017 -3,0920 0,5097 Pd2 -5,0306 -2.8879 2,1426 Pd3 -5,3250 -4,3389 0,9861 Pd4 -4,6112 -2,8909 1,7203 Pd5 -4,4893 -3,6648 0,825 Pd6 -4,3519 -4,3421 0,0098 Từ giá trị lƣợng LUMO, HOMO mức chênh lệch lƣợng LUMO-HOMO bảng 3.8 ta vẽ đƣợc đồ thị thay đổi giá trị theo số nguyên tử Pd cluster Pdn nhƣ hình 3.2 34 Hình Đồ thị biến đổi EHOMO (eV), ELUMO (eV) ∆ELUMO-HOMO (eV) cluster Pdn Phân tích đồ thị ta nhận thấy mức chênh lệch lƣợng LUMO – HOMO biến đổi không đều, giá trị cao cluster Pd3 2,1426 eV thấp cluster Pd6 0,0098 eV Ngoài có Pd5 có giá trị ∆ELUMO-HOMO tƣơng dối thấp So sánh với mức lƣợng LUMO-HOMO số vật liệu bán dẫn đƣợc sử dụng phổ biến (bảng 3.9) dự đoán cluster Pdn trở thành vật liệu đầy tiềm công nghệ bán dẫn STT Bảng Giá trị mức chênh lệch lượng LUMO-HOMO số vật liệu bán dẫn phổ biến Một số vật liệu ∆ELUMO-HOMO Ứng dụng bán dẫn phổ biến (eV) Si Làm mạch tích hợp… 1,11 Làm chất cho vật liệu bán GaAs dẫn III-IV (InGaAs GaInNAs), 1,43 đƣợc sử dụng đèn LED hồng ngoại… SiC 2,30 - 3,00 InN 0,7 GaN 3,44 BN 5,96 – 6,36 Sử dụng đèn LED Sử dụng tế bào lƣợng mặt trời… Sử dụng đèn LED xanh, lase xanh… 35 Sử dụng đèn LED UV ZnTe 2,25 TiO2 3,20 Sử dụng tế bào lƣợng mặt trời, đèn LED, laser… Đƣợc sử dụng làm xúc tác quang IV PHỔ UV-Vis CỦA MỘT SỐ CLUSTER Pdn Để xác định phổ UV-VIS số cluster Pdn ta sử dụng phƣơng pháp phiếm hàm mật độ phụ thuộc vào thời gian (TD-DFT) (time-dependent density functional theory) Kết pic đặc trƣng hình ảnh phổ UV-VIS đƣợc trình bày bảng 3.10 Kết đƣợc sử dụng làm tài liệu tham khảo cho nghiên cứu thực nghiệm sau Bảng 10 Kết phổ UV-Vis số cluster Pdn Pdn Pic đă ̣c Phổ UV-VIS trƣng (nm) 152 Pd2 226 320 590 179 246 Pd3 325 482 36 226 301 Pd4 480 Pd5 347 Pd6 228 336 Bảng 11 Bước sóng cực đại, cường độ dao động số cluster Pdn Cấu trúc Pdn Cƣờng độ dao động Bƣớc sóng cực đại max (nm) Pd2 590 0,0600 Pd3 482 0,1036 Pd4 480 0,0989 Pd5 347 0,0851 Pd6 336 0,0639 37 Từ kết cho thấy: - Các cluster Pd2, Pd3, Pd4 có bƣớc sóng hấp thục cực đại max nằm vùng khả kiến Pd5 Pd6 có bƣớc sóng hấp thụ cực đại max nằm vùng tử ngoại, cƣờng độ dao động cluster Pd5, Pd6 < 0,1, cluster Pd3 cao (có cƣờng dộ dao động = 0,1036) 38 KẾT LUẬN Trong trình nghiên cứu đề tài, đƣợc học tập tìm hiểu thêm nhiều kiến thức sở lý thuyết hóa học lƣợng tử, đồng thời đƣợc củng cố thêm kĩ sử dụng số phần mềm hóa học nhƣ Gaussian, Gaussview, ChemCraft, ChemOffice… Ngoài ra, rút số kết luận sau: Từ kết nghiên cứu đề tài, số kết luận đƣợc rút nhƣ sau: Đã chọn phƣơng pháp tính toán hàm sở thích hợp để nghiên cứu cấu trúc tính chất số cluster kim loại paladi Đã tối ƣu hóa 16 cấu trúc bền cluster kim loại Pdn (n=2-6) nhiều trạng thái spin khác phƣơng pháp phiếm hàm mật độ BP86/LANL2DZ Tính đƣợc lƣợng điểm đơn tần số dao động cấu trúc, từ xác định đƣợc cấu trúc bền dạng cluster tƣơng ứng Đồng thời xác định đƣợc tham số cấu trúc nhƣ: độ dài liên kết, góc liên kết, nhóm điểm đối xứng,… Từ cấu trúc bền thu đƣợc tiếp tục khảo sát số tính chất đặc trƣng chúng, cụ thể là: - So sánh kết thu đƣợc với thực nghiệm với kết tính toán lí thuyết cho thấy có phù hợp cao Điều lần khẳng định tính đắn phƣơng pháp sử dụng - Trong dạng cluster thu đƣợc, tính đƣợc giá trị lƣợng liên kết Pd-Pd lƣợng liên kết trung bình chúng - Sử dụng phƣơng pháp phiếm hàm mật độ phụ thuộc thời gian (TD-DFT), tính toán phổ UV-VIS cho số cluster paladi - Đã so sánh thay đổi cấu trúc Pd n với Rh n với (n=2-6) bƣớc đầu nghiên cứu ảnh hƣởng độ bội spin đến cấu trúc, bán kính lƣợng liên kết - Đã tính đƣợc mức chênh lệch lƣợng LUMO – HOMO cluster Pdn (n=1-6) So sánh với ∆ELUMO – HOMO số vật liệu bán dẫn đƣợc sử dụng phổ biến Kết thu đƣợc cho thấy cluster kim loại Pd n vật liệu bán dẫn đầy tiềm Chúng hi vọng kết nghiên cứu trở thành tài liệu tham khảo hữu ích cho nhà hóa học thực nghiệm làm sở cho nghiên cứu 39 Hƣớng phát triển đề tài: Nghiên cứu cấu trúc tính chất dạng bền cluster có kích thƣớc lớn (n > 6), xác định quy luật biến đổi chúng nghiên cứu cấu trúc tính chất cluster lƣỡng kim loại Nghiên cứu tính chất cluster kim loại paladi để định hƣớng làm xúc tác cho phản ứng hóa học khác Pdn-mMm với M Co, Fe, Ni,… Nghiên cứu kim loại chuyển tiếp khác nhƣ: Pt, Ir, Os, 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT H Eyring, J Walter, G.E Kimball (1976), Hóa học lƣợng tử (bản dịch tiếng Việt), Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà (1999), Ứng dụng số phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, Nhà xuất Giáo dục Nguyễn Đình Huề, Nguyễn Đức Chuy (1986), Thuyết lƣợng tử phân tử nguyên tử, Tập 1,2 Nhà xuất Giáo dục Trần Diệu Hằng (2012), “Nghiên cứu lý thuyết cấu trúc, số tính chất clusters kim loại lưỡng kim loại Rhodi”, Luận văn Thạc sĩ khoa học hóa học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội Lâm Ngọc Thiềm (Chủ biên), Phạm Văn Nhiêu, Lê Kim Long (2007), Cơ sở hóa học lượng tử, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Nguyễn Thị Kim Thu (2013), Nghiên cứu lý thuyết cấu trúc tính chất số dẫn xuất silole, Luận văn thạc sĩ khoa học hoá học, Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội, Hà Nội Đào Đình Thức (1999), Đối xứng phân tử ứng dụng lý thuyết nhom hóa học, Nhà xuất giáo dục TIẾNG ANH A Szabo, A.D.N Ostlund (1989), Modern Quantum Chemistry: Introduction to Advanced Structure Theory, Dover Publications, Inc, Mineola, New York Arnold C Alguno, Wilfredo C Chung, Rolando V Bantaculo, Reynaldo M Vequizo, Hitoshi Miyata, Edgar W Ignacio and Angelina M Bacala (2000), Ab initio and density functional studies of polythiophene energy band gap, NECTEC Technical Journal, 9, 215-218 10 Becke A.D, (1988), “Density-functional exchange-energy approximation with correct asymptotic behaviour”, Phys, Rev, A38, pp 3098-3100 11 C, Lee, W, Yang, and R.G, Parr (1988), “Development of the Colle-Salvetti correlation-energy formula into a functional of the electron density”, Phys, Rev, B37, pp 785-789 12 Chattaraj P, K, (2009), Chemical Reactivity Theory: A Density Functional View, Taylor & Francis Group, USA 41 13 Chen Luo, Chenggang Zhou, Jinping Wu, T.J Dhilip Kumar, Naduvalath Balakrisnan, Robert C.Forrey and Hansong Cheng, (2007) First principles study of small palladium cluster growth and isomerization, Quantum Chemistry, pp, 1632– 1641, Wiley Periodicals, Inc 14 D, M, P, Mingos and D, J Wales, Introduction to cluster chemistry, Prentice Hall, 1990, ISBN 0-13-479049-9 15 Dunning, T, H, (1989), “Gaussian Basis Sets for Use in Correlated Molecular Calculations, I, The Atoms BoronThrough Neon and Hydrogen”, J, Chem, Phys, 90, pp.1007-1023 16 Eschrig H, (1996), The Fundamentals of Density Functionals Density, B, G, Teubner Verlagsgesellschaft Stuttgart – Leipzig, Germany 17 Frank Jensen, (2007), Introduction to Computational Chemistry; Second edition, John Wiley & Sons, Ltd 18 Feller D, (1992), “Application of Systematic Sequences of Wave Functions to the Water Dimer”, J, Chem, Phys, 96, pp, 6104-6114 19 J B Foresman, E Frish (1990), Exploring Chemistry with Electronic Structure Methods (Second Edition), Gaussian, Inc, Pittsburgh, PA 20 Guoli Qiu, Mei Wang, Guili Wang, Xianfeng Diao, Dongqiu Zhao, Zuliang Du, Yuncai Li, (2008), Structure and electronic properties of Pdn clusters and their interactions with single S atom studied by density-functional theory, J, Mol, Struct, (THEOCHEM), 861, pp 131–136 21 Joger M.Seminario, Monica C.Concha, and Peter Politzer, (1993), Density- Functional and Ab Initio Computational Studies of Palladium Clusters, International Journal of Department of Physics, Department of Chemistry, University of New Orleans, New Orleans, Louisiana 22 José Rogan, Griselda García, Max Ramírez, Víctor Muñoz, Juan Alejandro Valdivia, Xavier Andrade, Ricardo Ramírez and Miguel Kiwi, (2008), The structure and properties of small Pd clusters, José Rogan et al 2008 Nanotechnology 19 205701, IOP Publishing Ltd 23 Koch W, Holthausen M, C, (2001), A Chemist’s Guide to Density Functional Theory (Second Edition), Villey-VCH, Germany 42 24 Lowe J, P, Peterson K, A, (2006), Quantum Chemistry (Third Edition), Elsevier Acadamic Press, USA 25 Lu P, Liu G, Q, Li J, C, (2005), “Existing Problems in Theoretical Determination of Red- Shifted or Blue-Shifted Hydrogen”, J, Mol, Struct, (THEOCHEM), 723, pp 95-100 26 Mustafa Böyükataa, and Jadson C.Belchiorb, (2008), Molecular Dynamics Study of Palladium Clusters: Size Dependent Analysis of Structural Stabilities and Energetics of Pdn (n=40) via a Lennard-Jones Type Potential, International Journal of Department of Physics, Bozok University, 66200, Yozgat, Turkey 27 Paola Nava, Marek Sierkaa and Reinhart Ahlrichs, (2003), Density functional study of palladium clusters, Phys Chem Chem Phys, pp.3372-3381 28 Parr G, Yang W, (1989), Density Functional Theory of Atoms and Molecules, Oxford University Press, Oxford 29 Y, Kawazoe, T, Kondow and K, Ohno (2002), Clusters and nanomaterials: Theory and experiment, Spinger, Berlin 30 http://nist.gov/ 43 ...TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC == == = o0o == = == BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHI N CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VI N NGHI N CỨU LÝ THUYẾT CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA MỘT SỐ CLUSTER KIM LOẠI PALADI Pdn n = 2÷6 Thuộc nhóm... tr n, ch n đề tài: Nghi n cứu lý thuyết cấu trúc tính chất số cluster kim loại paladi (Pdn) n= 2÷6 II MỤC ĐÍCH NGHI N CỨU Áp dụng phƣơng pháp tính to n hóa lƣợng tử để nghi n cứu cấu trúc b n tính. .. thực nghiệm III NHIỆM VỤ NGHI N CỨU Nghi n cứu lí thuyết cách tính to n tham số cấu trúc [7] đƣa vào (input) hệ thống sử lý cho kết (output) Nghi n cứu sở lý thuyết hóa học lƣợng tử ph n mềm tính