Armchair型氮化硼纳米管的Kekule结构计数

介绍了带半-B12N12帽的armchair型单壁氮化硼纳米管(BN-SWNT)，并对其Kekule结构的个数进行了计算，通过使用定位配置技术和特殊的编码方法，建立了关于Kekule计数K的递推公式．数值计算结果表明，与zigzag型类似，armchair型氮化硼纳米管的Kekule计数也随着管子中间层数的增加呈指数增长。     

单壁氮化硼纳米管储氢的理论研究

采用蒙特卡罗方法模拟常温、中等压强下单壁氮化硼纳米管的储氢,重点研究了单壁氮化硼纳米管的管径、管长和手性以及压强对其物理吸附储氢的影响.与单壁碳纳米管的物理吸附储氢相比较,氮化硼纳米管的储氢性能明显优于碳纳米管.计算结果显示,在常温、中等压强下单壁氮化硼纳米管的物理吸附储氢量(质量百分数)可以达到美国能源部提出的商业标准.     

单壁氮化硼纳米管拉曼散射强度的计算

利用非共振情况下的键极化模型理论,对单壁氮化硼纳米管的拉曼光谱强度进行研究.考察氮化硼纳米管结构、入射光和散射光的偏振方向以及管轴的取向对散射光强度的影响.计算结果表明:光的偏振方向对拉曼散射强度影响较大,而手性对拉曼光谱的影响较小.针对氮化硼纳米管样品的实际情况,给出无规取向氮化硼纳米管的拉曼散射强度.     

应力条件下单壁氮化硼纳米管结构、力学和电学性质

采用第一性原理赝势平面波方法,研究了单壁氮化硼(BN)纳米管在应力条件下的结构、力学和电学性质。计算了不同类型氮化硼纳米管的弹性模量、拉伸强度和Poisson比。结果表明:氮化硼纳米管具有与碳纳米管相同量级的弹性模量(TPa量级)和拉伸强度(GPa量级),可以当作稳定的基体材料用于复合材料的合成中。同时发现:在拉伸情况下,氮化硼纳米管的结构和能带结构均发生一定规律的变化,能隙逐渐减小。这表明,氮化硼纳米管可以用作nm级别的力学传感器。     

低维氮化硼纳米材料

低维碳纳米材料的广泛研究,引起了人们对于纳米尺度范围内不同维度的同素异形体材料的极大关注.氮化硼纳米材料具有与碳纳米材料类似的结构,但具有完全不同的性质.不同于金属性和半导体性的碳纳米管,氮化硼纳米管是一种电绝缘体,其带隙不依赖于管子的几何构型,它具有高的热传导率、优异的化学稳定性和良好的机械性能.二维的氮化硼纳米薄膜具有同样的优点.这些独特的性能使得氮化硼纳米管和纳米薄膜在各种潜在的领域,如光电子器件、功能复合材料、储氢,催化等,具有重要的应用前景.本文概述了我们在一维氮化硼纳米管、二维氮化硼纳米薄膜方面的一些理论研究,包括氮化硼纳米管与单层材料的结构、缺陷、化学修饰、气体吸附以及三维氮化硼纳米超结构.     

单壁碳纳米管模板法快捷制备高纯度氮化硼纳米管技术

以Na BH4为硼源,以NH4Cl为氮源,以单壁碳纳米管为模板,利用自制的不锈钢高压反应釜制备氮化硼纳米管,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线能谱仪及透射电子显微镜等手段对制备的氮化硼纳米管进行一系列微观形貌及物相分析。结果表明,制备的氮化硼纳米管在电镜下中空管状结构明显,直径约20 nm,粗细均匀,纯度较高,形貌良好。     

(n,n)扶椅型单臂ZnO纳米管的第一性原理

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法系统研究了(n,n)扶椅型单臂ZnO纳米管的电子结构和属性。能量计算结果显示(n,n)扶椅型单臂ZnO纳米管的结合能都是负的,表明扶椅型单臂ZnO纳米管在基态下可稳定存在。当扶椅型ZnO纳米管直径增大,体系基态能量减小,ZnO纳米管体系趋于更加稳定的状态。其次,能带结构计算结果揭示扶椅型ZnO纳米管为直接宽带隙半导体材料,禁带宽度大于ZnO体材料的值,纳米管的整个价带随着纳米管管径的逐渐增加而被明显展宽,纳米管的价带向低能方向出现了明显的漂移现象。另外,在ZnO纳米管价带顶部出现了由表面效应引起的缺陷态能级。光学属性计算结果显示,吸收光谱发生了蓝移现象,计算的纳米管吸收带边对应于光谱的紫外波段,表明(n,n)扶椅型单臂ZnO纳米管是一种很有前途的紫外半导体发光材料。     

锂掺杂对单壁氮化硼纳米管阵列储氢的影响

采用巨正则蒙特卡罗方法,研究了锂掺杂对单壁氮化硼纳米管阵列(SWBNNTA-SingleWalled Boron Nitride Nanotube Array)物理吸附储氢的影响.揭示了锂掺杂是提高SWBNNTA储氢能力的有效手段,并给出了最佳的掺杂方案.计算结果表明,选择最佳的掺杂方案,并合理控制SWBNNTA的结构与尺寸,可使锂掺杂SWBNNTA在常温、中等压强下的物理吸附储氢量达到和超过美国能源部提出的2015年研究目标.     

碳纳米管储氢性能及H2分子扩散现象的分子动力学研究

本文采用Brenner及LJ混合势对H2在C纳米管的吸附及H2分子在C纳米管中的扩散性质进行了分子动力学模拟. 通过模拟轨迹的分析,分别计算了C-H之间的径向分布函数、H2分子在单壁C纳米管的均方位移及通过对H2分子的均方位移的分析,计算了不同温度下的H2分子在C纳米管中的扩散系数,分析了温度对扩散系数的影响.     

TiO2纳米管的制备及其电化学储锂性能

以TiO2粉末为原料,利用在碱性条件下加热回流的方法制备了H2Ti4O9·H2O和TiO2纳米管.分别用TEM、SAED和XRD等分析方法对纳米管的形貌和结构进行表征,结果显示H2Ti4O9·H2O纳米管在400℃条件下可以转化为锐钛矿型的TiO2纳米管且其管状结构基本保持不变.电化学储锂结果显示H2Ti4O9·H2O和TiO2纳米管都比原料TiO2具有较大的可逆比电容和较高的稳定性,而加热可以使TiO2纳米管的电化学稳定性更高于H2Ti4O2·H2O纳米管.