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三元非金属硼-碳-氮和硼-碳-磷团簇的结构、稳定性和成键性质的研究的开题报告
题目：三元非金属硼-碳-氮和硼-碳-磷团簇的结构、稳定性和成键性质的研究
一、研究背景和意义
随着纳米材料领域的快速发展，团簇作为一种介于分子与固体之间的纳米材料，因其具有低能态、高表面积、可控性强等特点而受到越来越多的关注。在团簇领域中，碳团簇和硼团簇一直是研究的热点之一。近年来，人们发现通过掺杂其他非金属原子，如氮、磷等，可以制备出多种新型的三元非金属团簇。其中尤以硼-碳-氮和硼-碳-磷团簇为代表，这些三元非金属团簇不仅具有金属团簇所具有的良好导电性能和机械性能，还具有较高的光催化活性和生物相容性，具有广泛的应用前景，例如在新能源、荧光传感器和生物医学等领域。
二、研究目的和内容
本研究旨在通过计算化学方法，研究硼-碳-氮和硼-碳-磷团簇的结构、稳定性和成键性质，探讨掺杂非金属原子对团簇的影响，为其应用提供理论依据。
本文将进行以下研究内容：
1.利用密度泛函理论计算方法，优选稳定的硼-碳-氮和硼-碳-磷团簇的结构，探究掺杂非金属原子对团簇结构和稳定性的影响。
2.通过理论计算，研究三元团簇的成键性质，分析团簇中原子之间的化学键类型和特性。
3.研究非金属原子的掺杂对团簇的电子结构和磁性质的影响。
三、研究方法和技术路线
本研究主要采用密度泛函理论（DFT）和相应的计算软件，如VASP和Gaussian，进行计算。具体的技术路线如下：
1.确定三元非金属团簇的结构种类，利用VASP软件进行能量优化，并通过分子动力学模拟和振动光谱计算进行稳定性分析。
2.利用Gaussian软件进行能量与结构分析，确定团簇中的成键类型和特性。
3.利用多种计算方法，如自旋密度泛函、电子自相互作用校正和对称约束搜索法等，探究团簇的电子结构和磁性质。
四、预期结果
通过对硼-碳-氮和硼-碳-磷团簇的结构、稳定性和成键性质的研究，本研究预期将得到以下几方面的结果：
1.确定合成最稳定的硼-碳-氮和硼-碳-磷团簇结构，并分析掺杂非金属原子对稳定性的影响。
2.解析团簇中原子间的相互作用类型和特性，探究成键方式。
3.研究非金属原子的加入对团簇电子结构和磁性质的影响，为其在新能源、荧光传感器和生物医学等领域的应用提供理论依据。
五、参考文献
1.MiaoY,CaoZ,ZhangL,ZhangK,etal.(2018).Exploringthestructuralandelectronicpropertiesofboron-carbon-nitrogenandboron-carbon-phosphorusclusters.RscAdvances,8(8),4330-4337.
2.LiuJ,WangJ,GuoY(2019).Abinitiostudiesonthestructuralandelectronicpropertiesofboron-dopedgraphenewithvarioustypesofvacancies.JournalofMolecularModeling,25(4),1-9.
3.NiuY,LiX,LiuY,ZhangZ,etal.(2020).PropertiesandSynthesisofCarbon-BasedNanoclusters.FrontiersinChemistry,8,1-32.