鈦碳納米管和內(nèi)包金屬富勒烯的DFT研究.pdf

1、富勒烯和碳納米管以其獨(dú)特的幾何結(jié)構(gòu)和豐富的電子特性引起了科研工作者的廣泛關(guān)注。它們在電子器件、催化劑和磁性材料等眾多領(lǐng)域廣闊的應(yīng)用前景，激發(fā)了人們對納米籠和納米管的研究熱潮。
　　 本文采用密度泛函理論，基于Met-Car構(gòu)建了兩類新的單壁鈦碳納米管，預(yù)言了它們的穩(wěn)定存在，并計(jì)算了它們的電子結(jié)構(gòu)及其隨納米管尺寸的變化；論文通過一個虛擬的準(zhǔn)靜態(tài)過程，調(diào)查了內(nèi)包金屬富勒烯的穩(wěn)定性，計(jì)算了鐵原子沿六度軸進(jìn)出C60的準(zhǔn)靜態(tài)過程，分析了由

2、C60和Fe原子所組成內(nèi)包金屬富勒烯的結(jié)構(gòu)及特性。計(jì)算結(jié)果表明：
　　 (1)基于D2d和C3v對稱性的Met-Car Ti8C12構(gòu)建的兩類新的單壁Ti8+4nC12+8n (n=0,1,2,3，…) 納米管結(jié)構(gòu)能夠穩(wěn)定存在。管中碳原子的鍵呈現(xiàn)出類sp3雜化特征，而鈦碳原子之間的鍵呈現(xiàn)出較強(qiáng)的sp-d雜化特征。
　　 (2)隨著尺寸的逐漸增加，兩類鈦碳納米管的最高占據(jù)分子軌道與最低未被占據(jù)分子軌道之間的能隙(HOMO-

3、LUMOGap)呈現(xiàn)出由半導(dǎo)體向?qū)w的轉(zhuǎn)化，當(dāng)納米管的尺寸無限長時，它們呈現(xiàn)金屬特性。
　　 (3)通過對鐵原子沿六度軸進(jìn)出C60的虛擬準(zhǔn)靜態(tài)過程的計(jì)算表明：與進(jìn)入C60相比，鐵原子“逃出”C60需要克服更高的勢壘。
　　 (4)鐵原子進(jìn)入C60需要經(jīng)歷三個過程：1)鐵原子與C60之間存在類Van der Waals相互作用階段；2)鄰近鐵子的碳五元環(huán)上的化學(xué)鍵“打開”，鐵原子與鄰近的碳原子發(fā)生鍵合；3) C60上的碳五