掺杂及卤化调控富勒烯氧化还原电位的DFT研究

作     者：李健 孙冰花 王春妮 李奥 吕祥鸿 王晨 代盼 白真权 LI Jian;SUN Bing-Hua;WANG Chun-Ni;LI Ao;LV Xiang-Hong;WANG Chen;DAI Pan;BAI Zhen-Quan

作者机构：西安石油大学新能源学院西安710000 西安石油大学材料科学与工程学院西安710000 中国石油集团工程材料研究院有限公司西安710000 

出 版 物：《原子与分子物理学报》 (Journal of Atomic and Molecular Physics)

年 卷 期：2025年第42卷第4期

页      面：65-72页

学科分类：07[理学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：西安石油大学研究生创新与实践能力培养计划项目(YCS23214290) 

主　　题：密度泛函理论 富勒烯C_(60) 氧化还原电位 电子结构 

摘      要：采用基于密度泛函理论(DFT)的模拟计算方法,分别计算了原始富勒烯C_(60)和11种单原子置换(掺杂及卤化)富勒烯材料C_(59)X(X=B、Si、N、P、As、O、S、Se、F、Cl、Br)的氧化还原电位、电子亲合能、分子轨道能级.其中,B、As、P、Si、N、Se、S单原子置换导致氧化还原电位正移,B置换后增幅最高(3.655 V);F、Cl、Br、O单原子置换后,氧化还原电位均负移,F置换后降幅最大(2.476 V).在所考察的12种富勒烯分子中,C_(59)B和C_(59)F的电子亲和能(EA)分别为最小值(-3.901 eV)和最高值(-2.577 eV),二者分别具有最强和最弱的得电子倾向.在C_(59)B和C_(59)F中,B、F置换原子周围存在电荷偏聚,且B、F与周围C原子的成键主要来自于-2.5 eV和-7.5 eV能级附近2p电子的相互作用.