InVOx团簇结构与稳定性：B3LYP-DFT研究揭示InVO3的幻数优势

本文主要探讨了InVOx(x=1~5)团簇的结构和稳定性，通过采用密度泛函理论（Density Functional Theory, DFT）中的B3LYP方法进行计算分析。研究结果显示，当x取值为1和2时，InVOx团簇的基态表现为平面构型；而对于x值为3至5的团簇，其基态则变为立体构型。这种转变反映了随着In原子数量的增加，团簇的几何形态发生的变化。 在对这些团簇的原子性质进行深入研究后，发现InVO3团簇表现出最高的稳定性，被定义为幻数团簇，即其电子数目与原子核数目之间的关系具有特殊数值，这在化学中往往与更高的稳定性相联系。相比之下，InVOx(x=1~5)团簇中，InVO3团簇的稳定性相对增强，而其他四个团簇（x=1, 2, 4, 5）的稳定性有所下降。这表明In的掺杂对于团簇稳定性具有显著的影响。 在化学活性方面，InVOx(x=2, 3, 5)团簇的活性低于相应的VOx团簇，这意味着它们的反应能力相对较弱。然而，InVOx(x=1, 4)团簇的活性高于对应的VOx团簇，尤其是InVO4团簇，显示出在立体构型下，In原子参与化学反应的能力最强。 本研究不仅揭示了InVOx团簇的结构特征，还提供了关于其稳定性与化学活性变化的关键信息，这对于理解In与V、O元素相互作用以及相关材料的性能优化具有重要的科学价值。这些发现对于设计和制备高性能的金属氧化物材料，如催化剂或传感器，具有潜在的实际应用意义。