非傳統(tǒng)納米管K、Br原子表面吸附行為的研究.pdf

1、單壁碳納米管由于其具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，而受到國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。而設(shè)計(jì)非傳統(tǒng)納米管并對(duì)他們進(jìn)行表面修飾可以得到全新的納米管性質(zhì)，使其具有更加廣泛的用途。在本論文按照能量最低原理設(shè)計(jì)出比傳統(tǒng)納米管性質(zhì)更為優(yōu)越的3/8型單壁納米管，并采用以第一性原理為基礎(chǔ)的密度泛函理論(DFT)方法對(duì)相關(guān)的被K和Br原子吸附的單壁納米管和單壁納米雙管進(jìn)行優(yōu)化并對(duì)吸附能和導(dǎo)電性能進(jìn)行了計(jì)算。應(yīng)用VASP軟件包，采用GGA和PAW對(duì)他們進(jìn)行計(jì)算，具體如

2、下:
　　 1、對(duì)各種幾何構(gòu)型的優(yōu)化，以最低能量為判據(jù)，設(shè)計(jì)出結(jié)合能比傳統(tǒng)納米管更低的納米管，它是由24個(gè)碳原子分別通過(guò)彼此分隔的3元環(huán)和8元環(huán)連接，形成具有Oh對(duì)稱性的籠為晶胞，無(wú)限延伸形成的。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)兩納米管平行相聯(lián)，得到更為穩(wěn)定的雙管單壁納米管。
　　 2、對(duì)上述3/8型單管單壁納米管在不同不等價(jià)位點(diǎn)與Br原子形成的復(fù)合物的幾何構(gòu)型優(yōu)化，系統(tǒng)計(jì)算了Br在的橋位、頂位和穴位的吸附能。通過(guò)分析和比較結(jié)合能，發(fā)現(xiàn)

3、Br原子在3/8碳納米單管的穩(wěn)定吸附位點(diǎn)是face4+6，其吸附能最低(-2.27eV)。同時(shí)，Br的存在可以增強(qiáng)碳納米管的導(dǎo)電性能。
　　 3、進(jìn)一步考查了吸附不同數(shù)量的Br原子，對(duì)3/8單壁碳納米管性質(zhì)的影響。發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的碳納米管不同的吸附原子數(shù)所得到的平均吸附能是不一樣的，在face4+6位點(diǎn)吸附3個(gè)Br原子的熱力學(xué)穩(wěn)定性和導(dǎo)電性能更好，同時(shí)其對(duì)應(yīng)的態(tài)密度圖也有明顯差異。與經(jīng)過(guò)K修飾的3/8單壁碳納米管相比較，吸附了Br原子

4、的3/8單壁碳納米管的熱力學(xué)穩(wěn)定性和導(dǎo)電性能都有所提高。
　　 4、對(duì)雙管型納米管進(jìn)行類似Br原子吸附的研究，發(fā)現(xiàn)top6是雙管表面最為穩(wěn)定的Br吸附位點(diǎn)。對(duì)不同數(shù)量的Br原子吸附在納米管以后的幾何構(gòu)型進(jìn)行了優(yōu)化并對(duì)它的熱力學(xué)穩(wěn)定性能進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)吸附2個(gè)Br原子以后的納米管是最為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。根據(jù)態(tài)密度(DOS)圖，分析了被Br修飾的雙管納米管的導(dǎo)電性能，也發(fā)現(xiàn)被Br吸附的雙管碳納米管的導(dǎo)電性能顯著提高。
　　 5、研