低維碳納米材料的電子性質和催化性質的研究.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和非金屬富勒烯團簇的催化性質。
　　在有關石墨烯材料電子性質的研究中，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重簡并的(p,3m)類矩形贗超晶格、(p,3m±1)類矩形贗超晶格和一般形狀贗超晶格3類，分別研究了它們在單軸應力、沒有破壞A、B子晶格對稱性的簡并擾動、單軸應力和簡并擾動共同作用、單軸應力和破壞了A、B子晶格對稱性的擾動

2、共同作用下電子性質的變化情況。研究結果表明：（1）單軸應力作用會使石墨烯贗超晶格中的狄拉克錐發(fā)生移動，且狄拉克錐的移動方向與石墨烯贗超晶格的類型有關；（2）未破壞子晶格對稱性的簡并擾動與破壞子晶格對稱性的擾動在石墨烯材料中打開帶隙的機制不同。通過調節(jié)單軸應力和簡并擾動強度的相對大小，可以使保持反演對稱性的石墨烯材料（如石墨烯納米篩）實現(xiàn)半導體性和半金屬性的相互轉變。另外，由于硅烯與石墨烯具有類似的電子性質，我們也對硅烯材料進行了類似的研

3、究，得到了與石墨烯材料相一致的結果。
　　在有關碳納米管材料電子性質的研究中，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，我們分別研究了沒有破壞子晶格對稱性的簡并擾動和破壞了子晶格對稱性的擾動對3種不同(9,9)扶手椅型碳納米管超晶格電子性質的調控情況，研究發(fā)現(xiàn)這兩種擾動在碳納米管材料中打開帶隙的機制不同，這將有利于實際應用中更好的調控碳納米管的電子性質。
　　在有關非金屬

4、富勒烯團簇催化性質的研究中，我們研究了B、N元素分別單摻C60分子團簇對CO和O2的吸附性能；計算了B、N元素不同共摻比例下富勒烯團簇的基態(tài)構型，并分別研究了它們對CO和O2的吸附性能；計算了C56BN3團簇催化CO氧化反應的反應路徑和反應勢壘。我們的研究結果表明：（1）B、N分別單摻富勒烯材料，均會促進CO氧化反應的發(fā)生；（2）在B、N共摻富勒烯材料中，B-N成鍵的團簇能量更低；（3）C56BN3團簇對CO氧化反應的催化活性很好，B、