bac2 异构体电子结构性质的密度泛函理论计算 - 中国科学.pdfVIP

中国科学 B 辑 :化学 2008 年 第 38 卷 第 2 期 : 97 ~ 103 SCIENCE IN CHINA PRESS BaC2 异构体电子结构性质的密度泛函理论计算 ①* ② ①* 冯晶 , 肖冰 , 陈敬超 ① 昆明理工大学 稀贵及有色金属先进材料教育部重点实验室, 云南省新材料制备重点实验室, 昆明 650093; ② 西安交通大学 材料科学与工程学院, 西安 710049 * 联系人, E-mail: cjingchao@, vdmzsfj@ 收稿日期: 2007-03-28; 接受日期: 2007-09-30 国家自然科学基金(批准号:和云南省自然科学基金重点项目(批准号: 2006003Z)资助 摘要 第一原理计算了 BaC2 低温和常温两种异构体的电子结构性质, 得到了二碳化钡的能 关键词 带结构及电子密度. 发现BaC2 是典型的离子键结合晶体, 认为在两种异构体中存在强C—C 共 功能材料 价键及Ba—C 离子键. 分析了两种结构的Ba—C 间电子密度及布居分布, 认为结构中哑铃形的 金属碳化物 C2 为C≡C 键, 在 I4/mmm 结构中相互作用的Ba—C2 距离为0.2945 nm, C2/c 为0.2744 nm, 结构相变 电子密度 C≡C 键长在两种晶体结构中分别为 0.1185 nm, 0.1136 nm, 与 C H 中的 C≡C 键长相似. 2 2 2− 第一原理计算 I4/mmm 结构的能带子带拆解表明了原子亚层电子的轨道成键, 讨论了 C2 的电荷转移及对材 轨道成键 料的影响. BaC2 两种结构的振动谱和热力学性质计算表明, 其异构体结构转变是典型的温度诱 发相变, 相变温度约为 132 K, 与相关文献的预测一致. 近年来, 碳化物及其相关材料获得了功能、结构 建立了 BaC2 异构体的晶体结构参数, 包括空间群的 材料方面的广泛应用, 与其相关的研究也显得举足 确定等. 然而到目前为止, 尚无对 BaC2 的第一原理 轻重 [1]. 1892 年首次采用BaO和BaCO3 合成了BaC2 晶 计算, 本文采用密度泛函理论研究了 BaC2 较为稳定 体, MC2 一直以来并未受到研究者的重视, 相关研究 的两种结构(常温结构I4/mmm, Z = 2; 低温结构 C2/c, [2~5] 仅停留在晶体结构和热力学的范围 . Z = 4), 分析了该晶体内的能带结构及成键归属, 讨论 最初的二碳化物研究对象是CaC2 , 文献[6,7]详 了BaC2 晶体中C2−离子的电子结构及其影响, 为新型 2 细研究了四方晶格结构的二碳化物,