双原子气体与单壁碳纳米管相互作用势的理论研究

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1、中图分类号UDC0469530硕士学位论文学校代码密级10533双原子气体与单壁碳纳米管相互作用势的理论研究Theoreticalstudiesofinteractionpotentialsbetweendiatomicgasesandsinglewallcarbonnanotube作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：赵佩物理学凝聚态物理物理与电子学院周世琦教授中南大学2013年5月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写

2、过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：●筮』啕已一日期：逃年』月；日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。储弥兽佩新签罐吗嘿垃年丘月年日I一摘要双原

3、子气体与单壁碳纳米管相互作用势的理论研究摘要：本文的理论研究主要针对了碳纳米管在能量储存和化学传感器方面的应用前景。使用密度泛函理论计算了双原子气体分子皿、Ⅳ2、co与本征以及掺杂单壁碳纳米管的相互作用势，并拟合了计算所得的势能曲线，得到了相应的势模型参数。由计算得到的势能曲线，可以得到如下两个结论：(1)除了卫吸附在(9，9)型单壁碳纳米管T位置处最稳定，其它情况下的皿、Ⅳ2、cD均吸附在本征单壁碳纳米管的H位置处最稳定。(2)随着碳管半径的增加，这三种气体吸附单壁碳管的平衡距离都没有太大的改变；而E、N2、CO的吸附能变化规律取决于气体吸附在单壁碳管的位置。掺杂

4、会改变碳纳米管的性质，本文采用层内掺杂的方式对单壁碳纳米管进行了掺杂。计算结果表明：(1)本文考虑的过渡金属原子的掺杂均很好的提高了碳纳米管吸附n2、CO、Ⅳ，的性能。(2)与本征单壁碳纳米管相比，掺杂过渡金属原子对单壁碳纳米管吸附CO气体的性能提高的最为显著。(3)在提高碳纳米管吸附双原子气体的性能上，N、B两种元素掺杂的碳纳米管不如过渡金属原子的掺杂。(4)一个例外，掺杂两个B原子的碳纳米管对CO气体以C原子接近单壁碳管这一构型下的吸附性能非常好，吸附能达到1．22eV／co。(5)掺杂N、B原子不能改善单壁碳纳米管对M的吸附性能。本文使用LJ和Morse模型势

5、拟合了相互作用势能曲线，拟合的结果表明：Morse模型势均能很好的拟合相互作用势能曲线，LJ模型势拟合的结果很差。图40个，表47个，参考文献74篇。关键词：单壁碳纳米管；气体吸附；相互作用势：吸附能；平衡距离分类号：0469II中南大学硕士学位论文ABSTRACTTheoreticalstudiesofinteractionpotentialsbetweendiatomicgasesandsinglewallcarbonnanotubeAbstract：Inthispaper,applicationsofsingle-walledcarbonnanotubes(S

6、WNT)toenergystorageandchemicalsensorsareinvestigatedbycalculatingtheinteractionsbetweenintrinsic／dopedSWNTanddiatomicgasmoleculesH2，Ⅳ2，COusingthedensityfunctionaltheory,andthecorrespondingpotentialenergycurvesareobtainedandfired．Basedonthepotentialenergycurvesobtained，twoconclusionsare

7、available：(i)HsiteofintrinsicSWNTiSthemoststableadsorptionsiteforH，，Ⅳ2andCO，oneexception，for(9，9)SWNT,themoststableadsorptionsitefor％iSTsite．(ii)WithincreaseoftheSWNTradius，theadsorptionequilibriumdistancesofthethreegaseschangealittleorremainunchanged；whereasvariationsoftheHpN2andCOa