鈦碳納米管和內包金屬富勒烯的DFT研究.pdf

1、富勒烯和碳納米管以其獨特的幾何結構和豐富的電子特性引起了科研工作者的廣泛關注。它們在電子器件、催化劑和磁性材料等眾多領域廣闊的應用前景，激發(fā)了人們對納米籠和納米管的研究熱潮。
　　 本文采用密度泛函理論，基于Met-Car構建了兩類新的單壁鈦碳納米管，預言了它們的穩(wěn)定存在，并計算了它們的電子結構及其隨納米管尺寸的變化；論文通過一個虛擬的準靜態(tài)過程，調查了內包金屬富勒烯的穩(wěn)定性，計算了鐵原子沿六度軸進出C60的準靜態(tài)過程，分析了由

2、C60和Fe原子所組成內包金屬富勒烯的結構及特性。計算結果表明：
　　 (1)基于D2d和C3v對稱性的Met-Car Ti8C12構建的兩類新的單壁Ti8+4nC12+8n (n=0,1,2,3，…) 納米管結構能夠穩(wěn)定存在。管中碳原子的鍵呈現(xiàn)出類sp3雜化特征，而鈦碳原子之間的鍵呈現(xiàn)出較強的sp-d雜化特征。
　　 (2)隨著尺寸的逐漸增加，兩類鈦碳納米管的最高占據(jù)分子軌道與最低未被占據(jù)分子軌道之間的能隙(HOMO-

3、LUMOGap)呈現(xiàn)出由半導體向導體的轉化，當納米管的尺寸無限長時，它們呈現(xiàn)金屬特性。
　　 (3)通過對鐵原子沿六度軸進出C60的虛擬準靜態(tài)過程的計算表明：與進入C60相比，鐵原子“逃出”C60需要克服更高的勢壘。
　　 (4)鐵原子進入C60需要經(jīng)歷三個過程：1)鐵原子與C60之間存在類Van der Waals相互作用階段；2)鄰近鐵子的碳五元環(huán)上的化學鍵“打開”，鐵原子與鄰近的碳原子發(fā)生鍵合；3) C60上的碳五