金摻雜的碳納米管吸附有毒氣體的理論研究.pdf

1、本論文運(yùn)用密度泛函理論的第一性原理方法，對(duì)金原子摻雜的碳納米管與CO、HCN分子的吸附行為進(jìn)行了理論研究，得到了以下結(jié)論：
　　一、我們采用密度泛函方法對(duì)（8,0）半導(dǎo)體型碳納米管及金原子摻雜的碳納米管的電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)研究，我們發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的幾何構(gòu)型發(fā)生顯著變化，碳納米管壁中央的一個(gè)碳原被Au原子取代，形成了類似三聯(lián)吡啶的螯型結(jié)構(gòu)，由于Au原子半徑遠(yuǎn)大于碳原子半徑，所以金原子突出于碳納米管表面，要略高于管壁平面幾納米，在摻雜位置

2、附近增大了碳納米管直徑，形成彎曲的分子面，導(dǎo)致?lián)诫s后的碳納米管的比表面積進(jìn)一步增大，進(jìn)一步增強(qiáng)了碳納米管的吸附能力。
　　二、對(duì)本征及摻雜金原子的碳納米管吸附CO的研究表明，通過(guò)電子結(jié)構(gòu)、電子密度、態(tài)密度分析，發(fā)現(xiàn)金原子摻雜后的碳納米管上吸附CO分子時(shí)，二者電子密度發(fā)生有效重疊，同時(shí)態(tài)密度的最高峰費(fèi)米能級(jí)的上方發(fā)生了顯著變化，表明其吸附后，電導(dǎo)率會(huì)發(fā)生顯著變化。且其吸附能、電荷轉(zhuǎn)移均大于B、Al、Si摻雜時(shí)的情況；故金摻雜的碳納米

3、管有望成為CO氣體分子的最佳探測(cè)器。
　　三、HCN分子分別通過(guò)H和N垂直吸附在金摻雜的碳納米管表面時(shí)，發(fā)現(xiàn)金原子的摻雜使得HCN分子中對(duì)N原子的吸附變的容易，吸附能由0.13ev增加到1.89ev,電荷轉(zhuǎn)移由0.01增加到0.35，宏觀上發(fā)生從碳納米管到HCN的電荷轉(zhuǎn)移,由于電子的流失使得碳納米管的空穴濃度變大,導(dǎo)電性能增加。同時(shí)從前線軌道能隙分析，能隙變小有利于電子在HOMO和LUMO之間的跳躍，更有利于引起電導(dǎo)率的變化，可見(jiàn)