骨架金属原子对Keggin阴离子电子结构和物化性质的研究

使用第一原理密度泛函理论中的离散变分方法(DFT-DVM)对(PM~1~2O~4~0)^n^-(M=Mo,W,V),(PMo~9W~3O~4~0)^3^-,(PMo~9V~3O~4~0)^6^-五种Keggin结构杂多阴离子进行了电子结构计算,讨论了骨架金属原子对Keggin结构杂多阴离子的电荷分布、成键作用、热稳定性、氧化还原性等的影响。结果表明,骨架金属原子对Keggin阴离子的电荷分布和成键作用均有一定的影响,以Mo,W,V作骨架金属原子的Keggin阴离子(PM~1~2O~4~0)^n^-的热稳定性顺序为(PW~1~2O~4~0)~3^->(PMo~1~2O~4~0)^3^->(PV~1~2O~4~0)^1^5^-。提出了判断杂多阴离子氧化性强弱的两因素法---脱出晶格氧的难易程度和LUMO轨道电负性,并根据两因素法得到氧化性强弱顺序为(PV~1~2O~4~0)^1^5^->(PMo~1~2O~4~0)^3^->(PW~1~2O~4~0)~3^-。同时,讨论了当(PMo~1~2O~4~0)~3^-中的Mo部分被W和V取代后,即(PMo~9W~3O~4~0)^3^-,(PMo~9V~3O~4~0)^6^-,其中取代原子对电子结构的影响,结果表明,W取代使整个阴离子的稳定性增强,但氧化性减弱,V取代,使稳定性减弱,但氧化性增强。