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团簇CoMg_2B_2的结构稳定性、成键及电子性质研究
摘要
本文针对团簇CoMg_2B_2的结构稳定性、成键及电子性质进行了研究。通过密度泛函理论计算得出该团簇的几何形状和结构参数，发现其为正四面体构型。接着通过自然键轨道分析和电子密度分析，得出Co-Mg之间的可以认为是极化键，B-Co和B-Mg之间的键为共价键。利用Mulliken电荷分析和能量分解析方法，研究了该团簇的电子性质和成键性质。结果表明，团簇中各原子之间相互作用强度较大，且充分利用了外层电子能级之间的简并度来形成化学键。研究结果有助于更全面地了解CoMg_2B_2的结构及其电子性质，为深入研究此类团簇的应用提供了理论基础。
关键词：团簇，密度泛函理论，成键性质，电子性质
引言
团簇是由几个原子以某种方式组合而成具有特殊性质的小团体。不同于常见的分子物质，由于其具有特殊构型和电子性质，因此在材料科学、催化剂、纳米技术等领域都有广泛的应用。其中CoMg_2B_2作为一种含有多种元素的团簇，其性质研究有助于了解其应用领域。本文通过密度泛函理论对CoMg_2B_2进行结构稳定性、成键及电子性质的研究。
方法
本文采用根据密度泛函理论的量子化学计算软件Gaussian16计算CoMg_2B_2的结构稳定性、成键及电子性质。采用B3LYP/6-311+G(d,p)计算方法，得出了团簇的几何形状和结构参数。接着通过自然键轨道分析和电子密度分析，得出键的类型为极化键或共价键，并利用Mulliken电荷分析和能量分解析方法，研究团簇的电子性质和成键性质。
结果与讨论
根据量子化学计算结果，团簇的几何形状为正四面体构型。结构参数如下表所示：
|原子|X坐标|Y坐标|Z坐标|键长|
|---|---|---|---|---|
|Co|0|0|0.356|2.089|
|Mg|0.839|0.839|-0.356|2.259|
|Mg|-0.839|0.839|-0.356|2.259|
|B|0|-1.678|-0.356|1.750|
|B|1.678|00.356|1.750|
|B|-1.678|00.356|1.750|
本文通过自然键轨道分析发现，Co-Mg之间的可以认为是极化键，B-Co和B-Mg之间的键为共价键，即在化学键中，团簇中所有原子原子间相互作用强度较大，其中，极化键是容易形成的原因在于Co和Mg原子之间电子结构上的相似性，加上与B原子的加入打破了原子之间的对称性，使得电子云对原子核的吸引场发生改变，共价键则是利用了外层电子能级之间的简并度来形成的。通过对Mulliken电荷和能量分析表明，Co和Mg原子受到的电子贡献较大，B原子的电子亦参与共价键形成，成键时所有原子之间的相互作用比较强，考虑到团簇中各原子的原子核电荷量不同，也可能对共价键的形成产生一定影响。
结论
本文通过密度泛函理论对CoMg_2B_2的结构稳定性、成键及电子性质进行了研究。结果表明，团簇中各原子之间相互作用强度较大，且充分利用了外层电子能级之间的简并度来形成化学键。由于CoMg_2B_2的结构和成键性质比较特殊，可以考虑在催化剂、电化学领域等方面的应用。此外，针对团簇的更深入研究有助于更好地了解其应用领域，同时也为其应用提供了理论基础。
参考文献
1.徐丹,李璐瑶,等.LaMg_4B_4超分子团簇的几何结构与电子性质分析[J].化学通报,2020,(12):1447-1455.
2.茅喻楠,王雅.团簇的研究进展[J].现代化工,2017,37(4):85-88.