锯齿型单壁与双壁碳纳米管电子学特性比较研究

采用基于广义梯度近似(GCA)的密度泛函理论中的简化广义梯度近似方法(PBE)分别对(6,0)和(15,0)锯齿型单壁碳纳米管(SWCNT)和双壁碳纳米管(DWCNT)的能带和态密度进行了计算,并对所得结果进行了比较,发现了单壁与双壁碳纳米管之间的电子学异同点.通过比较发现,虽然双壁碳纳米管和单壁碳纳米管具有相似的能带结构,但是双壁碳纳米管的能隙较单壁碳纳米管的能隙要小,这说明双壁碳纳米管的电子输运性能要远优于单壁碳纳米管.     

单壁碳纳米管的纯化

采用硝酸氧化结合高速离心的方法提纯电弧放电法制备的单壁碳纳米管.UV-vis-NIR吸收光谱和Raman光谱研究表明此方法能有效去除碳纳米管粗品中的金属催化剂、无定形碳、碳纳米聚合物及石墨卷曲体等杂质.     

单壁碳纳米管的纯化

单壁碳纳米管因其独特的一维结构,具有优良的力学和电学性质等优点而倍受人们青睐,但由于在制备过程中会产生大量如无定形碳、碳纳米颗粒和金属催化剂等杂质,限制了对其化学性质和应用的研究.采用焙烧、温和氧化、离心的方法对SWNTs进行提纯,利用XRD、UV-VIS-NIR和SEM仪器对提纯前后的样品进行了表征.研究表明,通过对碳管进行氧化、离心等方法可以显著地提高其纯度.     

锯齿型单壁碳纳米管吸收光谱与介电常数研究

采用广义梯度近似方法中的PBE(J.Perdew、K.Burke和M.Ernzerhof)技术,对结构为(6,0)、(9,0)、(10,0)、(11,0)、(13,0)、(14,0)、(15,0)和(16,0)的锯齿型单壁碳纳米管的介电常数和吸收光谱特性进行了理论研究.结果显示金属型和半导体型碳纳米管的介电常数与吸收系数均与入射光的偏振态和碳纳米管类型有关.研究发现,当入射光偏振方向垂直于管轴时,Im(ε)均小于5 F/m,吸收系数较一致.当入射光偏振方向平行于管轴时,半导体型的Im(ε)最大峰值为9 F/m,而金属型的最大峰值接近500 F/m.二者在红外到近紫外区域都存在强烈的吸收光谱.     

石墨烯与关联单壁碳纳米管物理特性比较研究

采用基于广义梯度近似(GGA)的密度泛函方法(DFT)对石墨烯和卷曲后的关联碳纳米管(8,0)进行了理论研究.结果表明石墨烯每行斜键键长呈AAB周期变化,关联碳纳米管斜键长度成AABB规则变化,竖键长度均不变.石墨烯的密立根电荷数值大小分布无明显规律,内部原子多为正值,外部多为负值.关联碳纳米管的密立根电荷分布相对较有规律.碳纳米管的内部碳原子也有吸引电子的能力,从而与其它原子形成离子性键.两者在费米能级态密度大部分均由p轨道贡献.但是关联碳纳米管的费米能级也有一部分来自于s轨道电子的贡献,而石墨烯则几乎没有来自s轨道的贡献.     

单壁碳纳米管空间电场分布的理论计算

以一端封闭的单壁碳纳米管为研究对象，把碳纳米管的结构看作是由长径比很大的导体圆筒和半球壳构成的理想模型．利用其结构的空间对称性，计算出该理想模型半球壳顶端附近的电场表达式，并对电场特性作简单分析。     

一碳掺杂硼氮纳米管的电子结构和电学性质

用密度泛函理论的DFF／ROB3LYP方法计算了几种一碳掺杂(碳取代一个硼原子或氮原子)的硼氮纳米管的电子结构，研究了其导电性，得到了这种碳掺杂硼氮纳米管的能带结构和态密度曲线，并与纯硼氮纳米管作了比较，讨论了碳掺杂对硼氮纳米管导电性的影响．     

六方氮化钼电子结构的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理方法,采用vasp计算程序包,计算六方氮化钼的晶胞参数,在此基础上计算它的能带结构、总态密度和局域态密度,分析了六方氮化钼的电子结构,并阐明了其具有高导电性的原因.     

周期性安德森模型的电子结构与自旋涨落性质

采用泛函积分与相干势近似相结合的方法,对周期性安德森模型在顺磁相的电子结构和自旋涨落性质进行研究。结果表明,随着温度的降低,自旋涨落减弱,另外,体系的磁化率也随温度的降低而下降,磁化率主要由自旋涨落的性质决定,与单电子图像不符。     

交换关联势对PbS电子结构的影响

基于第一性原理总能量平面波全势方法,采用广义梯度近似(GGA)和局域密度近似(LDA)的不同的交换关联势,分别计算面心结构(NaCl结构)PbS的总能,并给出了体系平衡时的晶格常数.讨论了不同交换关联势对晶格常数的影响;分析了体系平衡时的能带结构、能隙、态密度和分波态密度.结果表明交换关联对电子结构有显著影响.     

流速梯度场中重新定向排列碳纳米管机理分析

理论分析了流速梯度场中碳纳米管重新定向排列机理,其断面的流速呈抛物面分布,碳纳米管在流股剪切力作用下沿拉伸方向重新定向排列.用反复拉伸法制备出了碳纳米管沿拉伸方向定向排列且均匀分散的碳纳米管/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料,实验结果证明拉伸法和速度梯度场中定向排列碳纳米管的理论相符.     

多壁碳纳米管磷光标记试剂测定人绒毛膜促性腺激素

基于过氧化苯甲酰（（C6H5CO）2O2）的强氧化性对多壁碳纳米管（multi-wall nanotubes,MWNTs）末端的切割效应,得到水溶性MWNTs＇,同时,利用聚丙烯酰胺（Polyacrylamide,PA）对MWNTs＇室温磷光（room temperature phosphorescence,RTP）的增敏效应,开发了水溶性PA-MWNTs＇磷光标记试剂.以MWNTs＇-PA标记人绒毛膜促性腺激素-β-C-末端肽单克隆抗体（human chorionic gonadotrophin-antibody,AbHCG）,获得可保持MWNTs＇的RTP优良特性AbHCG-MWNTs＇-PA标记产物.该AbHCG-MWNTs＇-PA不仅能与人绒毛膜促性腺激素（human chorionic gonadotrophin,HCG）发生定量的特异性免疫反应,而且免疫反应产物HCG-AbHCG-MWNTs＇-PA能发射更强的RTP信号,据此建立了固体基质室温磷光免疫法（solid substrate room temperature phosphorescence immunoassay,SSRTPIA）测定HCG的新方法.SSRTPIA的线性范围为0.040-20.0 pg HCG spot 1（样品体积0.40μL spot 1,对应浓度0.10-50.0 ng mL 1）,检出限为0.017 pg spot 1（447/613 nm,双抗夹心法）.该方法灵敏、准确、精密度好,已用于人血清中HCG含量的测定及人体疾病的诊断.     

镀镍单壁碳纳米管镁基复合材料的微观组织研究

用化学镀法在单壁碳纳米管(SWNTs)外表面包覆Ni-P层,厚度约为20 nm.采用全液态搅拌铸造的方法,制备了镀镍单壁碳纳米管镁基复合材料,随镀镍单壁碳纳米管加入量的增加,复合材料的晶粒尺寸减小,但过多的加入会导致增强体团聚现象严重.观察复合材料的拉伸断口,发现碳纳米管在基体中能起到连接作用和阻碍裂纹行进的作用,提高复合材料的性能.     

血红蛋白在室温离子液．壳聚糖．碳纳米管复合材料修饰玻碳电极上的直接电化学行为

制备了1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液（[BMIM]PR）,壳聚糖（CS）-多壁碳纳米管（MWNT）复合材料修饰的玻碳电极（[BMIM]PF6,／CS-MWNT／GCE）,并用于血红蛋白（Hb）的固定及直接电化学研究．电化学实验表明,[BMIM]PF6／CS-MWNT复合膜能大大提高电极的有效表面积及电子传导性能．在pH7．0的磷酸盐缓冲液（PBS）中,Hb在修饰电极表面呈现一对可逆的氧化还原峰,对应于血红蛋白辅基血红素中Fe（Ⅲ）／Fe（Ⅱ）的氧化还原电对,式量电位（Eθ）为．0．451V,传递系数（n）和直接电子转移的速率常数（k）分别为0．427和0．065s^-1．在pH5．0-pH9．0的范围内,式量电位和pH值有良好的线性关系,其斜率为-40．6mV／pH,这表明Hb一个电子的传递伴随着一个质子的转移．同时,该修饰电极对H202表现出良好的电催化性能,构造了一种具有良好稳定性和重现性的新型第三代生物传感器．     

铝硅磷掺杂碳纳米锥场发射性质的理论研究

采用第一原理密度泛函理论方法,分别研究了铝、硅和磷原子掺杂碳纳米锥的几何结构和电子结构,进而研究其场发射特性．计算结果表明：与纯碳纳米锥相比,铝和硅原子掺杂对其场发射性能的提升意义不大,磷原子易于掺杂在碳纳米锥顶部,引起其费米能级附近最高占据分子轨道明显提升,功函数和离化能降低．计算结果表明,磷掺杂碳纳米锥体系是较好的场发射材料．     

炭化对活性炭电极电容去离子性能影响的研究

利用自制粘结剂与活性炭(AC)粉末混合制备活性炭电极(ACE),为了提高电极的电容去离子性能,将ACE进行炭化处理.利用数码相机、接触角测定仪、循环伏安、交流阻抗研究炭化温度对ACE的表面形貌、亲水性、电容和扩散内阻的影响,并对电极在NaCl溶液中电容去离子除盐性能进行考察.实验结果表明:当炭化温度为850℃时,电极的强度和韧性适中,亲水性好,双电层形成速率快,比电容大,扩散阻力小,电容去离子过程中除盐性能高.     

氧对体心立方铁中刃型位错上扭折电子结构的影响

利用离散变分方法和DMol方法,研究了氧对体心立方铁中[100](010)刃型位错上扭折电子结构的影响,计算了杂质偏聚能、原子格位能、电荷密度及态密度.计算结果表明:扭折对氧原子有捕获效应,氧进入体系后引起电荷重新分布,铁原子的4s4p轨道失去电子,氧原子2p轨道和铁原子3d得到电子,氧原子的2p轨道与近邻铁原子的3d4s4p轨道之间杂化,使得它们之间的成键有较强的方向性,有可能使材料韧性降低.     

PAN基碳纤维中C-C原子键距及乱层间距随温度变化规律的研究

对高强度及高模量的PAN基碳纤维进行了不同温度下的高温X射线衍射在位测试，根据X射线衍射测试结果，给出了SP2杂化的碳原子层面内的C－C原子键距α0以及乱层层面间距d002随温度的变化规律，从C原子的价电子结构的角度对上述变化规律进行了讨论。