低維碳納米材料的電子性質(zhì)和催化性質(zhì)的研究.pdf

1、在本文中，我們基于密度泛函理論，系統(tǒng)研究了不同石墨烯、硅烯和碳納米管材料的電子性質(zhì)和非金屬富勒烯團(tuán)簇的催化性質(zhì)。
　　在有關(guān)石墨烯材料電子性質(zhì)的研究中，我們根據(jù)石墨烯贗超晶格中狄拉克錐位置的不同，將其分成了存在4重簡(jiǎn)并的(p,3m)類(lèi)矩形贗超晶格、(p,3m±1)類(lèi)矩形贗超晶格和一般形狀贗超晶格3類(lèi)，分別研究了它們?cè)趩屋S應(yīng)力、沒(méi)有破壞A、B子晶格對(duì)稱性的簡(jiǎn)并擾動(dòng)、單軸應(yīng)力和簡(jiǎn)并擾動(dòng)共同作用、單軸應(yīng)力和破壞了A、B子晶格對(duì)稱性的擾動(dòng)

2、共同作用下電子性質(zhì)的變化情況。研究結(jié)果表明：（1）單軸應(yīng)力作用會(huì)使石墨烯贗超晶格中的狄拉克錐發(fā)生移動(dòng)，且狄拉克錐的移動(dòng)方向與石墨烯贗超晶格的類(lèi)型有關(guān)；（2）未破壞子晶格對(duì)稱性的簡(jiǎn)并擾動(dòng)與破壞子晶格對(duì)稱性的擾動(dòng)在石墨烯材料中打開(kāi)帶隙的機(jī)制不同。通過(guò)調(diào)節(jié)單軸應(yīng)力和簡(jiǎn)并擾動(dòng)強(qiáng)度的相對(duì)大小，可以使保持反演對(duì)稱性的石墨烯材料（如石墨烯納米篩）實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體性和半金屬性的相互轉(zhuǎn)變。另外，由于硅烯與石墨烯具有類(lèi)似的電子性質(zhì)，我們也對(duì)硅烯材料進(jìn)行了類(lèi)似的研

3、究，得到了與石墨烯材料相一致的結(jié)果。
　　在有關(guān)碳納米管材料電子性質(zhì)的研究中，我們首先在石墨烯中模擬了碳納米管的碳原子受力情況，給出了部分金屬型碳納米管存在帶隙的原因。然后，我們分別研究了沒(méi)有破壞子晶格對(duì)稱性的簡(jiǎn)并擾動(dòng)和破壞了子晶格對(duì)稱性的擾動(dòng)對(duì)3種不同(9,9)扶手椅型碳納米管超晶格電子性質(zhì)的調(diào)控情況，研究發(fā)現(xiàn)這兩種擾動(dòng)在碳納米管材料中打開(kāi)帶隙的機(jī)制不同，這將有利于實(shí)際應(yīng)用中更好的調(diào)控碳納米管的電子性質(zhì)。
　　在有關(guān)非金屬

4、富勒烯團(tuán)簇催化性質(zhì)的研究中，我們研究了B、N元素分別單摻C60分子團(tuán)簇對(duì)CO和O2的吸附性能；計(jì)算了B、N元素不同共摻比例下富勒烯團(tuán)簇的基態(tài)構(gòu)型，并分別研究了它們對(duì)CO和O2的吸附性能；計(jì)算了C56BN3團(tuán)簇催化CO氧化反應(yīng)的反應(yīng)路徑和反應(yīng)勢(shì)壘。我們的研究結(jié)果表明：（1）B、N分別單摻富勒烯材料，均會(huì)促進(jìn)CO氧化反應(yīng)的發(fā)生；（2）在B、N共摻富勒烯材料中，B-N成鍵的團(tuán)簇能量更低；（3）C56BN3團(tuán)簇對(duì)CO氧化反應(yīng)的催化活性很好，B、