硼氢化物BHn(n=1-5)的稳定性与红外光谱研究：DFT计算分析

2012年9月发表在《四川大学学报(自然科学版)》的一篇论文详细探讨了硼氢化物(BHn)的稳定性及其红外光谱特性，其中(n=1-5)代表不同数量的氢原子。研究采用了密度泛函理论(DFT)中的B3P86方法，配合Dunning的相关一致基组cc-PVTZ进行计算。作者针对硼氢化物的各种可能几何构型进行了优化，确定了最稳定结构的几何参数，如键角、键长等。 论文的核心发现是，硼氢化物的基础态稳定结构根据氢原子的数量分为两类：当n为奇数时，其电子态为单重态1∑和1A；而当n为偶数时，电子态为双重态2A。硼原子作为缺电子原子，能够与等电子的氢原子形成化学键，通常表现为氢端键或桥键。研究结果显示，硼氢化物中最稳定的构型均包含这种氢键，且奇数n的氢化物中的氢端或桥键效应比相邻偶数n的氢化物更为显著。 此外，论文还提供了关键性质参数，如最稳定结构的总能量(ET)、结合能(EBT)、平均结合能(Eav)、电离势(EIP)、能隙(Eg)、费米能级(EF)以及氢原子差分吸附能(Editf)。具体来说，BH3（n=3）的电离势和能隙最大，这表明BH3是最稳定的硼氢化物，其氢原子吸附能力最强。 最后，作者通过计算得到了硼氢化物最稳定结构的红外光谱，这是一种重要的表征手段，可以揭示分子的振动模式和化学环境。这些数据对于理解硼氢化物的化学反应性、物理性质以及可能的应用具有重要意义。这篇论文为硼氢化物的理论研究和实验设计提供了有价值的数据支持，对于材料科学和化学领域理解硼氢化物体系的性质具有重要参考价值。