Electronic Stability of Eight-electron Tetrahedral Pd4 Clusters

Yanfang SHEN Longjiu CHENG

Citation:  SHEN Yanfang, CHENG Longjiu. Electronic Stability of Eight-electron Tetrahedral Pd4 Clusters[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2018, 34(7): 830-836. doi: 10.3866/PKU.WHXB201712151 shu

八电子Pd4四面体团簇的电子结构稳定性分析

    通讯作者: 程龙玖, clj@ustc.edu
  • 基金项目:

    国家自然科学基金 21573001

    国家自然科学基金(21573001)和安徽省杰出青年科学家基金资助项目

摘要: 基于理论计算,我们报道了Td对称性的[Pd4(μ3-SbH3)4(SbH3)4]团簇及一系列类似物的结构与成键。成键分析表明:每个Pd原子都是sp3杂化,其10个价电子与四个配体提供的8个价电子,满足18电子规则。并且,每个Pd原子与四个桥连的SbH3配体可以形成四个离域的四中心两电子超级σ键或八中心两电子键。一方面,根据超原子网络模型,这个钯团簇可以描述成四个2电子的超原子网络。另一方面,凝胶模型表明,它可以合理化的作为电子组态是1S21P6的8电子超原子。与此同时,d10d10闭壳层相互作用在稳定Pd4四面体结构中起到了关键性的作用。密度泛函理论计算表明:Td对称性[Pd4(μ3-SbH3)4(SbH3)4]团簇表现出高度稳定性,具有充满的电子壳层,大的HOMO-LUMO带隙(2.84 eV)以及负的核独立化学位移(NICS)值。此外,基于[Pd4(μ3-SbH3)4(SbH3)4]结构与成键模式,我们设计了一系列稳定的类似物,其有可能被实验合成出来。

English

    1. [1]

      Walter, M.; Akola, J.; Lopez-Acevedo, O.; Jadzinsky, P. D.; Calero, G.; Ackerson, C. J.; Whetten, R. L.; Gronbeck, H.; Hakkinen, H. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2008, 105, 9157. doi: 10.1073/pnas.0801001105

    2. [2]

      Reber, A. C.; Khanna, S. N. Acc. Chem. Res. 2017, 50, 255. doi: 10.1021/acs.accounts.6b00464

    3. [3]

      Dhayal, R. S.; Liao, J. H.; Liu, Y. C.; Chiang, M. H.; Kahlal, S.; Saillard, J. Y.; Liu, C. W. Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 3702. doi: 10.1002/anie.201410332

    4. [4]

      Malola, S.; Lehtovaara, L.; Knoppe, S.; Hu, K. J.; Palmer, R. E.; Burgi, T.; Hakkinen, H. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 19560. doi: 10.1021/ja309619n

    5. [5]

      Chauhan, V.; Reber, A. C.; Khanna, S. N. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 1871. doi: 10.1021/jacs.6b09416

    6. [6]

      Wan, X. K.; Lin, Z. W.; Wang, Q. M. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 14750. doi: 10.1021/ja307256b

    7. [7]

      Qian, H. F.; Eckenhoff, W. T.; Zhu, Y.; Pintaue, T.; Jin, R. C. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 8280. doi: 10.1021/ja103592z

    8. [8]

      Yuan, S. F.; Li, P.; Tang, Q.; Wan, X. K.; Nan, Z. A.; Jiang, D. E.; Wang, Q. M. Nanoscale 2017, 9, 11405. doi: 10.1039/c7nr02687k

    9. [9]

      Geitner, F. S.; Dums, J. V.; Fassler, T. F. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 11933. doi: 10.1021/jacs.7b05834

    10. [10]

      Zhu, M. Z.; Lanni, E.; Garg, N.; Bier, M. E.; Jin, R. C. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1138. doi: 10.1021/ja0782448

    11. [11]

      Xu, W. W.; Zhu, B.; Zeng, X. C.; Gao, Y. Nat. Commun. 2016, 7, 13574. doi: 10.1038/ncomms13574

    12. [12]

      祝敏, 李漫波, 姚传好, 夏楠, 赵燕, 闫楠, 廖玲文, 伍志鲲.物理化学学报, 2018, , 34 (7), 792 doi: 10.3866/PKU.WHXB201710091Zhu, M.; Li, M. B.; Yao, C. H.; Xia, N.; Zhao, Y.; Yan, N.; Liao, L. W.; Wu, Z. K. Acta Phys. -Chim. Sin. 2018, 34 (7), 792. doi: 10.3866/PKU.WHXB201710091

    13. [13]

      许文武, 高嶷.物理化学学报, 2018, 34 (7), 770. doi: 10.3866/ PKU.WHXB201711061Wu, X. W.; Yi, G. Acta Phys. -Chim. Sin. 2018, 34 (7), 770. doi: 10.3866/PKU.WHXB201711061

    14. [14]

      Tominaga, C.; Hikosou, D.; Osaka, I.; Kawasak, H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2018, 34 (7), 805. doi: 10.3866/PKU.WHXB201710271

    15. [15]

      Roach, P. J.; Reber, A. C.; Woodward, W. H.; Khanna, S. N.; Castleman, A. W., Jr. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2007, 104, 14565. doi: 10.1073/pnas.0706613104

    16. [16]

      Knight, W. D.; Clemenger, K.; de Heer, W. A.; Saunders, W. A.; Chou, M. Y.; Cohen, M. L. Phys. Rev. Lett. 1984, 52, 2141. doi: 10.1103/PhysRevLett.52.2141

    17. [17]

      Clemenger, K. Phys. Rev. B 1985, 32, 1359. doi: 10.1103/PhysRevB.32.1359

    18. [18]

      de Heer, W. A. Rev. Mod. Phys. 1993, 65, 611. doi: 10.1103/RevModPhys.65.611

    19. [19]

      Khanna, S. N.; Jena, P. Phys. Rev. B 1995, 51, 13705. doi: 10.1103/PhysRevB.51.13705

    20. [20]

      Bergeron, D. E.; Castleman, A. W.; Morisato, T.; Khanna, S. N. Science 2004, 304, 84. doi: 10.1126/science.1093902

    21. [21]

      Bergeron, D. E.; Roach, P. J.; Castleman, A. W.; Jones, N.; Khanna, S. N. Science 2005, 307, 231. doi: 10.1126/science.1105820

    22. [22]

      Castleman, A. W.; Khanna, S. N. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 2664. doi: 10.1021/jp806850h

    23. [23]

      Luo, Z.; Castleman, A. W. Acc. Chem. Res. 2014, 47, 2931. doi: 10.1021/ar5001583

    24. [24]

      Cheng, L. J.; Yuan, Y.; Zheng, X. Z.; Yang, J. L. Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 9035. doi: 10.1002/anie.201302926

    25. [25]

      Gutrath, B. S.; Oppel, I. M.; Presly, O.; Beljakov, I.; Meded, V.; Wenzel, W.; Simon, U. Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 3529. doi: 10.1002/anie.201208681

    26. [26]

      Koyasu, K.; Tsukuda, T. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 21717. doi: 10.1039/c4cp03199g

    27. [27]

      Yan, L. J.; Cheng, L. J.; Yang, J. L. Chin. J. Chem. Phys. 2015, 28, 476. doi: 10.1063/1674-0068/28/cjcp1505105

    28. [28]

      Cheng, L.; Ren, C.; Zhang, X.; Yang, J. Nanoscale 2013, 5, 1475. doi: 10.1039/c2nr32888g

    29. [29]

      Liu, L. R.; Li, P.; Yuan, L. F.; Cheng, L. J.; Yang, J. L. Nanoscale 2016, 8, 12787. doi: 10.1039/c6nr01998f

    30. [30]

      Cheng, L. J.; Zhang, X. Z.; Jin, B. K.; Yang, J. L. Nanoscale 2014, 6, 12440. doi: 10.1039/c4nr03550j

    31. [31]

      Wang, H. Y.; Cheng, L. J. Nanoscale 2017, 9, 13209. doi: 10.1039/c7nr03114a

    32. [32]

      Trebbe, R.; Goddard, R.; Rufinska, A.; Seevogel, K.; Porschke, K. R. Organometallics 1999, 18, 2466. doi: 10.1021/om990239s

    33. [33]

      Dedieu, A. Chem. Rev. 2000, 100, 543. doi: 10.1021/cr980407a

    34. [34]

      Moc, J.; Musaev, D. G.; Morokuma, K. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 11606. doi: 10.1021/jp0022104

    35. [35]

      Puddephatt, R. J. J. Org. Chem. 2017, 849, 268. doi: 10.1016/j.jorganchem.2017.01.030

    36. [36]

      Tang, S.; Eisenstein, O.; Nakao, Y.; Sakaki, S. Organometallics 2017, 36, 2761. doi: 10.1021/acs.organomet.7b00256

    37. [37]

      Kalita, B.; Deka, R. C. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 13252. doi: 10.1021/ja904119b

    38. [38]

      Nava, P.; Sierka, M.; Ahlrichs, R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5, 3372. doi: 10.1039/b303347c

    39. [39]

      Benjamin, S. L.; Krämer, T.; Levason, W.; Light, M. E.; Macgregor, S. A.; Reid, G. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 6964. doi: 10.1021/jacs.6b04060

    40. [40]

      Zubarev, D. Y.; Boldyrev, A. I. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 5207. doi: 10.1039/B804083D

    41. [41]

      Frisch, M. ; Trucks, G. ; Schlegel, H. B. ; Scuseria, G. ; Robb, M. ; Cheeseman, J. ; Scalmani, G. ; Barone, V. ; Mennucci, B. ; Petersson, G. ; et al. Gaussian 09, Revision B. 01; Gaussian Inc. : Wallingford, CT, USA, 2010

    42. [42]

      Varetto, U. Molekel 5. 4. 0. 8, Swiss National Supercomputing Centre, Manno, Switzerland, 2009.

    43. [43]

      Boldyrev, A. I.; Wang, L. S. Phys. Chem. Chem. Phys. 2016, 18, 11589. doi: 10.1039/c5cp07465g

    44. [44]

      Sergeeva, A. P.; Popov, I. A.; Piazza, Z. A.; Li, W. L.; Romanescu, C.; Wang, L. S.; Boldyrev, A. I. Acc. Chem. Res. 2014, 47, 1349. doi: 10.1021/ar400310g

    45. [45]

      Popov, I. A.; Jian, T.; Lopez, G. V.; Boldyrev, A. I.; Wang, L. S. Nat. Commun. 2015, 6, 8654. doi: 10.1038/ncomms9654

    46. [46]

      Li, W. L.; Jian, T.; Chen, X.; Chen, T. T.; Lopez, G. V.; Li, J.; Wang, L. S. Angew.Chem. 2016, 128, 7484. doi: 10.1002/ange.201601548

    47. [47]

      Xu, C.; Cheng, L. J.; Yang, J. L. J. Chem. Phys. 2014, 141, 124301. doi: 10.1063/1.4895727

    48. [48]

      Li, L. F.; Xu, C.; Jin, B. K.; Cheng, L. J. Dalton Trans. 2014, 43, 11739. doi: 10.1039/c4dt01106f

    49. [49]

      Yuan, Y.; Cheng, L. J. J. Chem. Phys. 2013, 138, 024301. doi: 10.1063/1.4773281

    50. [50]

      Li, L. F.; Xu, C.; Jin, B. K.; Cheng, L. J. J. Chem. Phys. 2013, 139, 174310. doi: 10.1063/1.4827517

    51. [51]

      Li, L. F.; Xu, C.; Cheng, L. J. Comput. Theor. Chem. 2013, 1021, 144. doi: 10.1016/j.comptc.2013.07.001

    52. [52]

      Yuan, Y.; Cheng, L. J. J. Chem. Phys. 2012, 137, 044308. doi: 10.1063/1.4738957

    53. [53]

      Cheng, L. J. J. Chem. Phys. 2012, 136, 104301. doi: 10.1063/1.3692183

    54. [54]

      Pyykkö, P. J. Phys. Chem. A 2015, 119, 2326. doi: 10.1021/jp5065819

    55. [55]

      Cui, G. L.; Cao, X. Y.; Fang, W. H.; Dolg, M.; Thiel, W. Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 10281. doi: 10.1002/anie.201305487

    56. [56]

      Pyykkö, P. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 4412. doi: 10.1002/anie.200300624

    57. [57]

      Schmidbaur, H.; Schier, A. Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 746. doi: 10.1002/anie.201405936

    58. [58]

      Pyykkö, P.; Mendizabal, F. Inorg. Chem. 1998, 37, 3018. doi: 10.1021/ic980121o

    59. [59]

      Harwell, D. E.; Mortimer, M. D.; Knobler, C. B.; Anet, F. A. L.; Hawthorne, M. F. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 2679. doi: 10.1021/ja953976y

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  7
  • 文章访问数:  934
  • HTML全文浏览量:  59
文章相关
  • 发布日期:  2018-07-15
  • 收稿日期:  2017-10-31
  • 接受日期:  2017-12-11
  • 修回日期:  2017-11-29
  • 网络出版日期:  2017-07-15
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章