Investigation of the geometry and electronic structure of endohedral complexes Pd_n@C₆₀, n=1,…,4, by quantum chemistry methods

The geometry, electronic structure and stability of endohedral complexes Pd_n@C₆₀, n=1,…,4, were investigated by a quantum chemistry method (DFT/PBE). The heat of formation ΔН_f of a complex consisting of C₆₀ and n Pd atoms was used as a measure of complex stability. In particular, it was is established that this reaction is exothermal for n=1-3 and endothermal for n=4.

fullerenes, palladium, endohedral complexes, quantum chemistry, DFT/PBE method, electron density functional, affinity to electron, atom charges

1. Багатурьянц А.А. Квантовая химия металлокомплексного катализа // Кинетика и катализ. Итоги науки и техники. ВИНИТИ АН СССР. - М.: ВИНИТИ. 1985. Т. 14. С. 3-141.

2. Иванова В.Н. Металлофуллерены МnC60 переходного ряда: получение, строение, свойства // Журн. структурной химии. 2000. Т. 41. № 1. С. 164-181.

3. Соколов В.И. Фуллерены как лиганды нового типа для переходных металлов // Координационная химия. 2007. Т. 33. № 10. С. 723-737.

4. Соколов В.И., Бумагин Н.А., Раков Э.Г., Аношкин И.В., Виноградов М.Г. Новый метод получения палладиевого катализатора, нанесенного на углеродные нанотрубки, и его активность в некоторых органических реакциях // Рос. нанотехнологии. 2008. Т. 3. № 9-10. С. 58-62.

5. Starodubtseva E.V., Vinogradov M.G., Turova O.V., Bumagin N.A., Rakov E.G., Sokolov V.I. Palladium(0) supported on carbon nanotubes as an efficient catalyst of the C-C bond hydrogenation // Catalysis Comm. 2009. V. 10. P. 1441-1442.

6. Nagashima H., Nakaoka A., Saito Y., Kato M., Kawanishi T., Itoch K. C60Pdn: the first organometallic polymer of buckminsterfullerene // J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1992. P. 377-379.

7. Ivanova V.N., Sheludyakova L.A. Infrared study of palladium-C60 compounds // Fullerenes and Atomic Clusters IWFAC-95: Abstracts of the II Int. Workshop, St. Petersburg, 19-24 June 1995. - St. Petersburg, 1995. P. 161.

8. Nagashima H., Nakaoka A., Tajima S., Saito K., Itoch K. Catalytic hydrogenation of olefins and acetylenes over C60Pdn // Chem. Lett. 1992. V. 21. P. 1361-1364.

9. Loboda O., Jensen V.R., Borve K.J. Multiple additions of palladium to C60 // Fullerenes, Nanotubes & Carbon Nanostructures. 2006. V. 14. № 2-3. P. 365-371.

10. Гальперин Е.Г., Станкевич И.В. Моделирование структуры и электронного строения комплексов Pdn(C60)m // Физика твердого тела. 2010. Т. 52. № 2. С. 410-414.

11. Gal'perin E.G., Stankevich I.V. Complexes Pdn(C60)m: Computer modeling of structure and prediction of electron properties // Fullerenes, Nanotubes & Carbon Nanostructures. 2010. V. 16. P. 450-454.

12. Perdew P., Burke K., Ernzerhof M. Generalized gradient approximation made simple // Phys. Rev. Lett. 1996. V. 77. № 18. P. 3865-3868.

13. Лайков Д.Н., Устынюк Ю.А. Система квантово-химических программ «ПРИРОДА-04». Новые возможности исследования молекулярных систем с применением параллельных вычислений // Изв. АН. Сер. хим. 2005. № 3. С. 804-810.