碳纳米管的交流输运特性

利用非平衡格林函数,从第一性原理出发计算碳纳米管夹在两个金属铝电极中间,在小频率交流偏压作用下的交流输运特性,观察到在同一体系当中,交流电导随频率增大而减少的现象,同时也观察到交流电导随频率增大而增大的现象,并把计算结果和经典模型进行比较.     

基于第一性原理计算Stone-Wales石墨烯的光学性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了一种新型二维材料Stone-Wales(SW)石墨烯的光学性质。基于介电函数,反射谱和吸收谱等参数对其进行研究。结果显示这种狄拉克碳材料的光学性质在不同极化光下都表现出强各向异性。介电函数实部表明其静态介电常数大,这说明该材料具有很多可利用的自由载流子,所以具有优良的导电性,可作为新一代纳米电子器件的候选材料。此外,吸收光谱和反射光谱表明了SW石墨烯在全光谱区内具有比较敏感的光谱响应,这说明该材料在光电子器件领域非常具有应用前景。     

硼/磷掺杂单壁碳纳米管电子结构的第一性原理计算

利用第一性原理电子结构计算方法,基于密度函数理论(DFT),研究了硼(B)/磷(P)掺杂单壁碳纳米管.有无外电场时的总能量,Mayer键级,能带结构和态密度被计算.结果表明有电场时B/P掺杂单壁碳纳米管比无电场时更稳定.B/P掺杂单壁碳纳米管有特殊的能带结构,非常不同于B/N掺杂碳纳米管;由于硼/磷掺杂打破了单壁碳纳米管的对称结构,使得金属型碳纳米管被转换为半导体型.B/P掺杂单壁碳纳米管中的成键方式被详细研究.     

基于第一性原理计算OsB_2的点阵动力学

利用基于密度泛函理论平面波赝势法的第一性原理计算,研究过渡金属化合物OsB2的点阵动力学.结果表明所有的带心光学声子模对应的原子都沿c轴方向振动,低频拉曼活性模式由重原子Os运动产生,重原子Os对电声耦合作用的贡献最大,而总的电声耦合作用较弱,说明OsB2是弱的电声耦合超导体.     

基于第一性原理计算ReB2的点阵动力学

为了研究新型超硬材料ReB2的低温超导特性,利用基于密度泛函理论平面波赝势法的第一性原理计算,研究了过渡金属化合物ReB2的点阵动力学性质,并分析了不同原子对电声耦合作用的贡献.计算结果表明,对于相同原子振动模式的频率,沿c方向振动的频率总是大于在a-b平面内振动的频率.轻原子B对电声耦合作用的贡献最大,而总的电声耦合...     

一种基于第一性原理的4H-SiC结构缺陷计算模型

本文运用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算方法,根据原子尺度上的缺陷特性研究了4H—SiC的位错结构模型,并对4H—SiC基面位错的结构进行分析。建立了一种模型。文章简要介绍了4H-SiC材料中结构缺陷的分子动力学模拟方法,势能模型及主要技术细节。     

第一性原理计算Fcc-Cr1-xSixN的调幅分解

基于通过第一性原理计算方法,计算了三元固溶体Fcc-Cr1-xSixN总能,在此基础上计算了其分离能和调幅分解线.结果说明,Fcc-Cr1-xSixN是亚稳相,能够经调幅分解机制分解为Fcc-CrN和Fcc-Si N.组元相形成的应变能小于分离能,不会抑制Fcc-Cr1-xSixN的调幅分解.Fcc-Cr1-xSixN的Si含量为渗透阈值时,不会发生调幅分解.Fcc-Cr1-xSixN可能经调幅分解生成Fcc-Si N.     

单根碳纳米管的低温电输运性质

报道了单根碳纳米管的低温电输运测量结果,特别关注了由于碳纳米管在长度方向的尺寸较小时产生的库仑阻塞性质,碳纳米管的低温电输运出现了零偏置反常和库仑振荡。因此碳纳米管在小的尺寸和低温时不仅出现能量量子化而且可以出现电荷量子化-量子点的行为。     

第一性原理研究Pmmm-Al2Ti的结构、电子性质和热传输性质

运用第一原理方法和粒子群优化算法预测了一个新的Al_2Ti亚稳相,其具有正交结构和Pmmm空间群,并满足动力学和弹性稳定性要求.电子结构分析发现Al-Ti共价键、Al的sp2杂化和金属键共同存在于Pmmm-Al_2Ti中,这将有助于增强其高温强度.与r-Al_2Ti和h-Al_2Ti相比,Pmmm-Al_2Ti的延性较好.Pmmm-Al_2Ti呈现出明显的力学各向异性,其杨氏模量最大值出现在[110]晶轴方向.室温下Pmmm-Al_2Ti的晶格热导率呈现各向异性,沿[100]晶轴方向的晶格热导率比[010]和[001]方向的晶格热导率分别高2.6和1.4倍.此外,还发现声光耦合对于Pmmm-Al_2Ti的热导率有重要作用.该研究有助于进一步增加对TiAl亚稳相的结构、电子性质、力学性质和热传输性质的认识.     

双壁纳米管的量子输运性质

采用密度泛函理论结合非平衡格林函数研究双壁碳纳米管及其与硼氮复合材料的输运性质,探索内、外管重叠长度对其输运性质的调控。研究结果表明重叠长度对多壁纳米管的输运性质起着至关重要的作用。随着重叠长度的变化,双壁碳纳米管的输运性质表现异常,但是与内、外管间距变化无关,也与开口端的悬挂键是否被氢饱和无关。硼氮调控复合材料纳米管的电子结构和输运性质。内、外管的重叠长度也影响其输运性质,随着重叠长度的变化,输运行为出现异常现象,但是却与碳纳米管表现的行为相反。碳与硼氮复合材料纳米管存在明显的隧道效应。通过改变重叠长度和硼氮比例调节其量子输运性质在未来的纳米器件和纳米技术中有潜在的应用价值。     

碳纳米管增强气凝胶隔热复合材料的性能研究

以碳纳米管为增强相,通过溶胶-凝胶和常压干燥制备出碳纳米管增强SiO2气凝胶隔热复合材料,对复合材料的形貌和微观结构进行了表征,测试了材料的红外透射率、有效导热系数及抗压强度.研究结果表明加入碳纳米管后气凝胶平均孔径略有减小、红外辐射遮挡效率提高,使碳纳米管增强气凝胶复合材料具有超级绝热性能;而且碳纳米管明显改善了气凝胶的抗压强度,如加入1wt%碳纳米管后气凝胶在10%形变下的抗压强度提高了1.7倍.     

不同结构单壁碳纳米管热传导的分子动力学模拟

采用基于线性响应理论的平衡态分子动力学方法,计算了扶手椅型和锯齿型单壁碳纳米管(SWNTs)的导热系数,并给出其随管长、直径和温度的变化.在此基础上,对2种结构SWNTs的热传导性能进行了比较.模拟结果表明:SWNTs的导热系数在管长较短时随着管长的增加有所浮动但并不收敛,随温度的升高,导热系数将降低;2种结构SWNTs的导热系数均随着直径的减小而升高,且在相同直径时,不同结构碳纳米管的导热系数相差不大,这与输运方程进行理论求解的结果较为一致.     

Organic modification of carbon nanotubes

The organic modification of carbon nanotubes is a novel research field being developed recently. In this article, the history and newest progress of organic modification of carbon nanotubes are reviewed from two aspects:organic covalent modification and organic noncovalent modification of carbon nanotubes. The preparation and properties of organic modified carbon nanotubes are discussed in detail. In addition, the prospective development of organic modification of carbon nanotubes is suggested.     

碳纳米管的提纯及表征

为了获得高纯碳纳米管,对用电弧催化法合成的碳纳米管粗产物进行了纯化处理.根据阳极电弧催化法制备碳纳米管的3种产物(网状物、膜状物和棒状物)的杂质性质和特点,用微孔膜、甲苯萃取,浓盐酸酸洗、混酸氧化和空气氧化法分别对3种产物采用选择性清除法去除杂质,得到了质量分数在90%以上的单壁碳纳米管.并利用透射电子显微镜(TEM)、热重分析(TGA)和拉曼(Raman)光谱等手段对提纯的碳纳米管进行观察、分析和表征.结果显示,该提纯方法比其它方法回收率高,纯度高,氧化条件柔和,实验过程易于控制.     

单壁碳纳米管超声裂解制备石墨烯纳米带

将单壁碳纳米管仅通过气相氧化和超声裂解两步制备出了石墨烯纳米带,采用透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱(Raman)对制备出的石墨烯纳米带进行形貌和结构分析。结果表明,此方法制备的石墨烯纳米带宽度狭窄、边缘光滑,并且相比于刚性的单壁碳纳米管具有良好的柔韧性,大约为2nm的厚度也说明了石墨烯纳米带的双层结构。在气相氧化和超声裂解的过程中,拉曼光谱中D峰与G峰的比值始终保持在0.15左右,表明在整个制备过程中,并没有引入新的缺陷。此方法相比于其他方法制备出的纳米带具有结晶度高、宽度狭窄、边缘光滑等优点。     

碳纳米管的制备参数研究

研究了用阳极弧等离子体法高效制备单壁碳纳米管(CNTs).实验表明:催化剂种类和比例、缓冲气体种类和气压、弧电流强度等制备参数,对单壁碳纳米管的合成有较大影响.研究了这些参数对制备单壁碳纳米管的影响,并给出制备高质量单壁碳纳米管的最佳条件为氦气压6.0×104Pa,弧电流70A,催化剂比例Fe∶Co∶Ni=1∶1∶1,而且要有很好的冷却条件.     

曲率效应对金属碳纳米管局域化长度的影响

基于pi轨道紧束缚模型,并考虑曲率效应的影响,解析地推导了金属（即扶手椅型）碳纳米管的局域化长度。发现,考虑曲率效应后,扶手椅型碳纳米管的局域化长度变长;还发现,曲率效应对扶手椅型碳纳米管局域化长度的影响随碳纳米管的半径的增加而迅速减小。     

曲率效应对金属碳纳米管局域化长度的影响

基于π轨道紧束缚模型,并考虑曲率效应的影响,解析地推导了金属(即扶手椅型)碳纳米管的局域化长度.发现,考虑曲率效应后,扶手椅型碳纳米管的局域化长度变长;还发现,曲率效应对扶手椅型碳纳米管局域化长度的影响随碳纳米管的半径的增加而迅速减小.     

碳纳米管对酚类物质的吸附研究

研究了碳纳米管对甲酚、对苯酚、对硝基苯酚以及α-萘酚的吸附,测定了不同浓度下碳纳米管对这4种物质的吸附量,并采用Langmuir方程、Freundlich方程进行拟合,探讨了其可能的吸附机理.结果表明:碳纳米管对α-萘酚具有很好的吸附效果,而对苯酚的吸附效果最差;对甲酚和α-萘酚的吸附比较适合用Langmuir方程描述,而对硝基苯酚的吸附用Freundlich方程描述较为适合.