單壁碳納米管中空位缺陷的曲率效應.pdf

1、完美的碳納米管具有良好的電子、機械與結(jié)構(gòu)性能。然而，實際中不可避免地引入各種缺陷結(jié)構(gòu)，如吸附質(zhì)吸附、SW(stone—wales)拓撲缺陷、原子空位缺陷。在這些結(jié)構(gòu)缺失中，原子結(jié)構(gòu)缺失是最多產(chǎn)和重要的結(jié)構(gòu)缺陷，碳納米管中空位的產(chǎn)生對其機械、物理化學性質(zhì)有極其重要的影響。因此，針對碳納米管原子結(jié)構(gòu)缺陷的問題研究是深入了解其結(jié)構(gòu)和物理化學性能及解決其在實際應用的根本問題之一。
　　本論文采用密度泛函方法系統(tǒng)地研究了(5,5)椅型管和(

2、n,0)(n=6～10)鋸齒型管單到八空位缺陷(V1～V8)的空位形成能、產(chǎn)物結(jié)構(gòu)、空位結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性隨空位原子數(shù)的變化規(guī)律及其它們隨(n,0)管中n的變化規(guī)律，且主要結(jié)果如下，
　　(1)基于曾提出的方向曲率理論推導了缺陷曲率，并將其應用于椅型與鋸齒型單壁碳納米管的V1～V8空位形成能預測。對一種Vn，空位形成能隨著缺陷曲率的增大而總體呈現(xiàn)減小趨勢，且對椅型碳納米管，原子容易沿著鋸齒形鏈去除；對鋸齒型碳納米管，原子容易沿著椅形鏈去

3、除。此外，產(chǎn)物中缺陷區(qū)的局域結(jié)構(gòu)影響空位形成能的大??；
　　(2)不管是椅型還是鋸齒型管，每一種Vn中的最小空位形成能隨空位原子數(shù)n值的增大呈奇偶振蕩規(guī)律，且具有偶數(shù)個原子空位的形成能小，奇數(shù)個原子空位對應的形成能大；
　　(3)為了探討 Vn缺陷的穩(wěn)定性，考慮了兩種解離過程，即 Vn→Vn?1+V1和2Vn→Vn?1+Vn+1，且分別對應第一和第二解離能。計算結(jié)果表明，Vn缺陷中的n為偶數(shù)時對應的第一和第二解離均大于Vn-