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《扶手椅型单壁碳纳米管生长机理的理论研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)1388ActaPhys.鄄Chim.Sin.,2006,22(11)：1388耀1392November[Article]www.whxb.pku.edu.cn扶手椅型单壁碳纳米管生长机理的研究*李瑞芳尚贞锋许秀芳王贵昌(南开大学化学系,天津300071)摘要用Gaussian03程序中的AM1方法对扶手椅型单壁碳纳米管的生长机理进行了研究.结果表明,若碳纳米管生长的碳源是C2自由基,则有一条反应途径可能是：C2自由基首先与碳纳米管的开口端形成一个中间体,然
2、后该中间体经过一个过渡状态,形成产物；从(3,3),(4,4),(5,5)到(6,6),其生长反应的活化能逐渐降低.同时研究发现,活化能的高低与碳纳米管共轭程度的大小有关,碳纳米管的共轭程度越大,活化能越低；在靠近新形成的六元环的两侧,碳纳米管可能优先继续生长.关键词：扶手椅型单壁碳纳米管,生长机理,C2自由基,过渡态,AM1中图分类号：O641TheoreticalStudyontheGrowthMechanismofArmchairSingle鄄walledCarbonNanotube*LI,Rui鄄F
3、angSHANG,Zhen鄄FengXU,Xiu鄄FangWANG,Gui鄄Chang(DepartmentofChemistry,NankaiUniversity,Tianjin300071,P.R.China)AbstractThegrowthmechanismofarmchairsingle鄄walledcarbonnanotubehasbeenstudiedtheoreticallybyAM1methodasimplementedinGaussian03program.Thefollowingres
4、ultswereobtained.(1)LetC2radicalsbethecarbonsourceforthegrowthofthecarbonnanotube,thenthemostlikelygrowthmechanismwouldbeasfollows.AnintermediateisformedfirstlybythedirectadditionofC2radicaltotheopenendofthecarbonnanotubewithoutanenergybarrier,thenviaatran
5、sitionstatethereactionproducestheproduct,i.e.,C2becomesthecomponentofthehexagonofthenanotube.(2)From(3,3)to(6,6),theactivationenergydecreases(from66.8to46.1kJ·mol-1),whereastheconjugationofthenanotubeincreases.(3)Thedistributionofthefrontiermolecularorbita
6、lsindicatesthatthetwoedgesofthenewlyformedhexagonmaybegroweasily.Keywords：Armchairsingle鄄walledcarbonnanotube,Growthmechanism,C2radical,Transitionstate,AM1[6鄄7]碳纳米管具有优良的电学和力学性能,有着巨部和底部生长机理等.目前,研究碳纳米管生长[1鄄5]大应用前景,若要实现其应用价值,必须能够大机理的方法主要有两种：一种是根据实验得到的碳规模生产价格低
7、、质量高的碳纳米管.但是目前的纳米管的结构特征,提出能解释其形成过程的机[8,9]制备技术远达不到这个要求.从微观上了解碳纳米理；另一种方法是使用分子反应动力学原理(MD[10鄄11]管的形成机理,对实现碳纳米管的可控性生长具有或QM/MD算法)来模拟碳纳米管的微观动态重要的意义.生长历程；但目前没有看到用平衡态原理的程序来一般认为,使用不同的制备方法,碳纳米管有研究碳纳米管生长机理的过渡态理论的报道.本文着不同的生长机理,例如,电弧放电法的开口生长尝试用Gaussian03中各种基于平衡态原理的算法进*机
8、理、封闭生长机理,CVD方法制备碳纳米管的顶行研究,如ONIONM(B3LYP/6鄄31G：AM1)、B3LYP/*Received：June7,2006；Revised：July19,2006.Correspondent,E鄄mail：lrf@nankai.edu.cn;Tel:+8622鄄23505244.国家自然科学基金(20303010)资助项目鬁EditorialofficeofActaPhysico鄄
