单壁碳纳米管热稳定性的模拟研究

运用紧束缚近似分子动力学模型,模拟研究了各种单壁碳纳米管(SWCNTs)在300~4 000 K范围内的热稳定性.结果表明:手性碳管的热稳定性明显优于其它类型的碳管,半径相近的单臂管比锯齿管更稳定.在深入分析碳纳米管内碳键结构的基础上,进一步探讨了各种碳管的碳键从sp2向sp3转变的情况,利用键重构对碳管的热稳定性给出了理论解释;通过平均能量和温度的关系曲线分析,研究碳管热稳定性的变化.     

单壁碳纳米管储氢分子动力学模拟研究

选用C(10×10)扶手椅型单壁纳米管,采用分子动力学方法模拟研究了在温度100K,初始入射动能在10,30,50,80,100eV几种情况下氢原子在单壁碳纳米管中的运动,并分析了单壁碳纳米管储氢情况,得到初始能量为80eV时储氢效果较好.     

填充氩后单壁碳纳米管的导热系数

采用平衡态分子动力学(EMD)模拟方法,计算了填充氩后的(10,10)型和(15,15)型的单壁碳纳米管分别在不同温度下的导热系数.研究了它们随温度的变化情况,并将其与相应的空的碳纳米管的导热系数进行比较,分析在相同温度下,充氩对碳纳米管导热系数的影响.模拟结果发现:在500~1 200 K的温度范围内,(10,10)型碳纳米管和(15,15)型碳纳米管在填充了氩后其导热系数值均随着温度的升高呈下降趋势,这与空的碳纳米管的导热系数随温度的变化关系相似;在相同温度下,这2种类型的碳纳米管在填充了氩后的导热系数值均比相应的空的碳纳米管的导热系数值明显高很多.     

单壁空位缺陷碳纳米管稳定性的分子动力学

采用分子动力学模拟研究了单壁空位缺陷碳纳米管的结构稳定性,结果表明,当空位缺陷低至6.25%时,碳纳米管比较稳定;当空位缺陷在6.25%~12.50%范围内,碳纳米管不稳定,出现局部熔化的现象;而空位缺陷大于16.67%时,碳纳米管会破裂蒸发而不再存在。研究还表明,碳纳米管中的空位缺陷对其结构有着极大的影响,而且少量的空位缺陷(10%左右)就可以使碳纳米管发生形变扭曲。在低于3 500 K时,空位缺陷对碳纳米管结构稳定性影响的主要因素是缺陷的多少,随着温度的变化并不显著。     

单壁碳纳米管的提纯及拉曼光谱分析

详细地介绍了一种提纯单壁碳纳米管的方法,并利用拉曼光谱对纯化前后的单壁碳纳米管进行了分析,结果表明用这种方法能得到纯度较高的单壁碳纳米管.     

单壁碳纳米管的光化学活性研究

本文采用间歇式超声法制得能够在水体中稳定分散的单壁碳纳米管,考察了单壁碳纳米管在模拟太阳光照下产生活性氧的能力.分别以呋喃醇和对氯苯甲酸为探针,发现在模拟太阳光下单壁碳纳米管能够产生单线态氧和羟基自由基,其产生单线态氧的能力与自身浓度成正比,是相同浓度SRFA的1/9~1/5,单壁碳纳米管产生羟基自由基的能力与自身浓度成反比,是相同浓度SRFA的2/5~1/2.     

单壁碳纳米管的制备和纯化研究

采用双金属Eu/Ni做为催化剂,用直流电弧放电法制备单壁碳纳米管(single walled carbon nanotubes, SWNTs),并对其进行了纯化处理.利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和拉曼光谱对所得样品进行了表征.结果表明,以双金属Eu/Ni为催化剂与Y/Ni为催化剂合成的单壁碳纳米管直径分布相近,其中1.36 nm为直径的碳纳米管占多数.经纯化处理的单壁碳纳米管有较高的纯度.     

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.     

利用能量原理研究单壁碳纳米管的剪切模量

利用能量方法研究了单壁碳纳米管（SWCNT）的剪切模量．采用分子力学理论得出了受扭矩作用下单壁碳纳米管的总势能;通过总势能与相应的薄壁圆筒的扭转变形能比较,推导出了单壁碳纳米管剪切模量的计算公式;碳纳米管剪切模量的计算结果与现有的研究结果相符,从而证实了本文计算公式正确有效．     

单壁碳纳米管的制备及其在储氢方面的应用

阐述了单壁碳纳米管制备技术的发展情况,展望其作为储氢材料在氢能利用领域的前景,探讨影响单壁碳纳米管制备及实际应用的几个关键影响因素及今后的发展方向.     

单壁碳纳米管吸附甲烷的计算模拟

利用巨正则系综Monte Carlo(GCMC)方法模拟甲烷在单壁碳纳米管中的吸附。采用Lennard-Jones(LJ)势能公式计算流体分子之间的势能,分别使用Lennard-Jones(LJ)势能公式和积分法计算流体分子与碳原子之间的势能。模拟中,首先将流体分子与单壁碳纳米管之间势能的两种计算方法进行比较,结果表明由这两种方法计算的势能差别很小;其次模拟了参数分别为(15,15)、(20,20)、(25,25)和(30,30)的单壁碳纳米管的吸附等温线;然后基于有效储存率(usable capacity ratio,UCR)分析了(15,15)、(20,20)、(25,25)和(30,30)的单壁碳纳米管的吸附能力与压强的关系,并分析了单壁碳纳米管的直径对有效储存率的影响,得到了温度为300 K,一定压强下的最佳吸附性能的单壁碳纳米管参数。     

面向SWCNT-FET制造的介电泳装配技术

针对单壁碳纳米管(SWCNT)场效应晶体管(FET)制造过程中面临的SWCNT装配问题,采用介电泳技术实现SWCNT在微电极上的有效装配.对SWCNT在非均匀电场中所受到的介电泳力进行了相关理论分析,利用COMSOL多物理场耦合软件模拟了介电泳驱动电场,并做了大量装配实验,获得了高效装配SWCNT所需的实验参数.AFM扫描观测及电特性测试验证了这种方法的有效性,同时也为其他一维纳米材料纳电子器件的装配制造提供了借鉴.     

单壁碳纳米管的超导电性

阐述了电弧法制备单壁碳纳米管以及在单壁碳纳米管内实现超导态的实验方法。对用电弧法制备碳纳米管的实验条件、实验过程和实验产物进行了讨论。此外，分析了用、接受诱导法”实现碳纳米管的超导电态的具体条件，即将单壁碳纳米管束或单个碳纳米管嵌放在两个超导电极之间，在一定的条件下，有可能在碳纳米管内诱导出超导电流，已有的实验显示碳纳米管内的超导电流的临界值较大，并表现出特殊的对温度和磁场的依赖性。“接近诱导法”打开了探索碳纳米管超导性质的大门。     

场发射用碳纳米管的研究

用直流电弧法制备出了可用于场发射的碳纳米管,其长度在0.5～1μm之间,管径约20～30nm,且大多数具有多层结构.研究发现,经超声分离的样品中有大量便于移植的一端封口的碳管.详细讨论了生长的工艺条件对碳管形貌的影响,给出了生长场发射用碳纳米管的优化工艺条件.     

研究快报基于自组装的碳纳米管-金纳米复合物固定超氧化物歧化酶及其直接电化学

纳米材料结构上的特殊性,使其具有一些独特的效应,如表面效应、体积效应、量子尺寸效应等等,因而表现出许多优异的性能和全新的功能,广泛应用于电子、生物、医药、化工、材料等众多领域.     

单壁碳纳米管的屈曲分析

利用基于高阶Cauchy-Born准则所建立的单壁碳纳米管本构模型以及最小二乘无网格数值方法详细地研究了扶手型(7,7)单壁碳纳米管的压缩屈曲行为.目前的研究结果与基于分子动力学的计算结果取得了很好的一致,同时进一步揭示了其压缩屈曲变形前后的变形机理.     

Applications of Single-Walled Carbon Nanohorns and Their Toxicities

1 Results Single-walled carbon nanohorn (SWNH) aggregate ,composed of thousands of graphitic tubules (2 -5nmin diameter and 40 -50 nminlength) with a conical“horn-like“cap,has spherical structure with a diam-eter of about 100 nm(Fig.1)[1].The SWNHs contain no metal catalyst ,because they are produced bylaserablation of pure graphite targets .     

碳纳米管粉末微电极对儿茶酚的电催化还原

采用粉末微电极来研究修饰和未修饰的碳纳米管电极的电化学特性,结果显示经阳极极化的碳纳米管比未极化的碳纳米管具有明显的催化效果,处理后的碳纳米管修饰的粉末微电极邻苯二酚具有较高的催化活性．     

大口径单壁纳米碳管碰撞生长机制的研究

利用紧束缚分子动力学模拟方法，模拟了单壁碳纳米管与两个石墨烯片之间的碰撞过程，发现一定长度和宽度的两片石墨烯片与开口单壁纳米碳管的碰撞在一定的能量下会形成更大口径的两端口封闭的单壁纳米碳管．这可能也是一种大口径碳纳米管的生长机制．