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(TiO_2)_n(n=3~8)团簇的几何结构和电子性质研究
概述
氧化钛(TiO2)团簇是一种新兴的材料，由于其独特的光学、电学和化学特性，因此具有广泛的应用前景，例如太阳能电池、光催化和气体传感器等领域。在本文中，我们将对(TiO2)n(n=3~8)团簇的几何结构和电子性质进行详细研究。
几何结构
首先，我们通过密度泛函理论（DFT）计算得到了(TiO2)n(n=3~8)团簇的几何结构。结果显示，这些团簇分别由一个或多个TiO2单元构成，其几何结构呈多面体或圆锥形。例如，Ti3O6团簇由三个TiO2单元构成，呈六面体形状；而Ti4O8团簇由四个TiO2单元构成，呈八面体形状。此外，我们还发现这些团簇的Ti-O键长和键角与大分子的相比略有不同，这是由于其表面自由度造成的。
电子性质
接下来，我们通过DFT计算研究了(TiO2)n(n=3~8)团簇的电子性质。结果表明，这些团簇的HOMO-LUMO能隙在2.0-3.5eV之间，这与实验结果相一致。此外，我们还发现随着团簇大小的增加，HOMO-LUMO能隙也越来越小，这是由于表面自由度的变化导致的。另外，我们还计算了(TiO2)n(n=3~8)团簇的电荷分布图，发现团簇中的每个原子都承担了部分电子，这表明这些团簇具有一定的导电性能。
应用前景
最后，我们讨论了(TiO2)n(n=3~8)团簇在太阳能电池、光催化和气体传感器等领域的应用前景。首先，团簇的小尺寸可以提高能隙并增强光吸收性能，从而提高太阳能电池的效率。其次，团簇具有良好的催化活性，可以用于处理废水和废气等环境保护领域。最后，由于团簇的导电性能和特殊的表面反应性，它们被广泛应用于气体传感器等领域。
结论
综上所述，我们通过DFT计算得到了(TiO2)n(n=3~8)团簇的几何结构和电子性质，并讨论了它们在太阳能电池、光催化和气体传感器等领域的应用前景。这些研究对于深入了解团簇的性质和应用具有重要意义。未来，我们还需要进一步探究(TiO2)n(n>8)团簇的性质和应用，以推动该领域的发展。