收藏本站
收藏 | 论文排版

纳米及表面体系分子吸附的理论研究

贺伟  
【摘要】: 近年来,随着理论计算方法的发展和计算机水平的提高,基于密度泛函理论的第一性原理计算方法在凝聚态物理、量子化学以及材料科学中得到了广泛应用。由于纳米材料具有独特的结构和性质,纳米技术迅速渗透到材料的各个领域,成为当前世界科学研究的热点。其中,纳米管吸附分子对其电子结构性质的调节效应对于纳米电子器件的研究具有重要意义。同时,表面体系在吸附分子时也会得到各种奇特的表面结构和性质,这方面的研究对新型低维材料的研制和表面催化反应的理解及应用也非常重要。本论文的方向是通过密度泛函理论研究吸附分子的纳米体系以及表面体系的物理化学性质。 在第一章中,我们简要介绍了密度泛函理论的基本框架及其近年来的发展和应用。人们在密度泛函理论的发展过程中一直致力于寻找合适的交换相关能量泛函。从最初的局域密度近似(LDA)、广义梯度近似(GGA)到现在的非局域泛函、自相互作用修正,多种泛函形式的出现使得密度泛函理论可以提供越来越精确的计算结果。近年来,密度泛函理论向动力学平均场和含时理论等方面的扩展也很活跃。这些发展使得密度泛函理论的应用范围不断拓宽。在本章最后,我们介绍了一些密度泛函理论的应用实例。 在第二章中,我们研究了硼氮纳米管封装有机分子对其电子结构性质的调节。硼氮纳米管具有较为均一的几何和电子结构性质,同时有很好的热稳定性和抗氧化性,人们期待它在纳米电子器件等方面能发挥重要的作用。然而硼氮纳米管带隙宽度很大,约为5.5 eV,在实际应用中人们希望能对其能带结构进行修饰,得到窄带隙的n型或p型半导体。最近的实验表明,在碳纳米管中封装有机分子,可以调节其能带结构。因此我们用密度泛函理论研究了硼氮纳米管内封装有机分子后,其电子结构性质的变化。发现当封装具有亲电子性质的有机分子时,硼氮纳米管转变为p型半导体,而当封装具有亲核性质的有机分子时,却较难形成n型半导体。由于施加横向电场引起的巨Stark效应会改变纳米管的带隙宽度,我们还研究了对封装了有机分子的硼氮纳米管施加横向电场的影响。我们发现外加电场对体系的带隙宽度、电荷转移以及光学性质具有较大影响,同时硼氮纳米管显示出了对内部有机分子较好的静电屏蔽保护能力。 在第三章中,我们研究了吸附在Ag(100)表面的C_(60)分子单层。由于碱金属掺杂的C_(60)分子晶体A_3C_(60)具有超导性质和很高的转变温度,人们对吸附在Ag(100)表面的C_(60)分子单层是否可能成为二维的超导很感兴趣。我们通过和香港中文大学肖旭东教授领导的实验组合作,结合STM实验以及第一性原理计算,对该体系的几何及电子结构性质等问题做了详细探讨。我们发现,C_(60)/Ag(100)STM图像中的C_(60)分子“亮暗”对比主要源自Ag(100)衬底的几何效应。进一步地,我们发现存在两种不同的“暗”(D)C_(60)分子:一种以单体形式存在,另一种则和相邻的另一个“暗”C_(60)分子形成二聚体(dimer)。此外我们还研究了C_(60)分子在Ag(100)表面的多种吸附形式的电子结构和电荷转移等性质,并对该体系是否可能存在超导态作了讨论。 在第四章中,我们研究了金红石型TiO_2(110)表面羟基化后的表面缺陷态。TiO_2由于其在光催化、CO氧化以及太阳能电池等多领域的广泛应用而备受关注。近年来,人们发现通过和吸附水分子的作用,TiO_2表面在实际情况下很容易被羟基化,然而羟基化后OH基团引入的缺陷态性质却至今未被清楚地了解。我们和侯建国院士及王兵教授领导的实验组合作,通过STM实验和密度泛函理论计算,研究了金红石型TiO_2(110)表面吸附单个OH基团以及一对相邻OH基团(OH pair)时引入的缺陷态性质。实验STM图像给出了孤立的单个OH基团和OH pair的离域性空间分布。通过采用(1x12)的大单胞模型,我们计算得到了可以和导带底区分的缺陷态能带结构,并给出了在离域程度、对称性等主要特征上和实验一致的STM拟和图像。实验和理论计算一致给出的TiO2(110)羟基化表面离域的缺陷态分布,有利于我们更加深入理解真实环境下TiO2表面的各种进程,同时也提示我们可以重新考虑广义梯度近似对过渡金属氧化物TiO_2(110)表面的适用性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前18条
1 赵景祥,戴柏青;一碳掺杂硼氮纳米管的电子结构和电学性质[J];哈尔滨师范大学自然科学学报;2003年05期
2 潘立军;胡行;;碳纳米管和硼纳米管热膨胀性能的第一性原理研究[J];郑州大学学报(理学版);2011年02期
3 大卫·塔尔博特;安德鲁·萨利文;;如何创建纳米管计算机[J];科技创业;2013年03期
4 陈亮;徐灿;张小芳;;氧化镁纳米管团簇电子结构的密度泛函研究[J];物理学报;2009年03期
5 余双人;;纳米管降价扩大应用指日可待[J];精细与专用化学品;2006年15期
6 ;科学家发现不同材料纳米管具有不同摩擦特性[J];润滑与密封;2014年08期
7 ;密集纳米管可实现有效互连[J];电子设计技术;2007年09期
8 张国玺;;模板合成法制备TiO_2:Eu~(3+)纳米管及其发光特性研究[J];功能材料与器件学报;2014年05期
9 梁二军,李强,刘一真;碳氮纳米管对对硝基苯酚的吸附研究[J];郑州大学学报(理学版);2005年02期
10 蒋纪麟;新纳米管技术[J];稀有金属快报;1999年01期
11 刘佳雯;胡钦;刘利琴;马铭婧;祝青;范春霖;来明秀;曹海兵;程正柏;丁明其;刘洪斌;安兴业;;以纤维为模板剂制备纳米管状材料的研究进展[J];天津造纸;2020年03期
12 余志强;张昌华;郎建勋;;P掺杂硅纳米管电子结构与光学性质的研究[J];物理学报;2014年06期
13 胡景芝;孙东豪;戴礼兴;白伦;;三氟乙酸掺杂的聚苯胺微/纳米管的制备和表征[J];高分子材料科学与工程;2011年04期
14 ;日本制成双层纳米管[J];中国科技财富;2003年05期
15 云中客;热门的纳米管(Nanotubes are Hot)[J];物理;2002年06期
16 ;日美专家联合研究纳米管性能[J];世界科技研究与发展;2002年06期
17 ;我校科学家成功诱发生长出直径 0.33nm 单壁纳米管[J];北京大学学报(自然科学版);2001年02期
18 王天娇;孙绘滢;薛淇;钟明君;李富民;田新龙;陈沛;尹诗斌;陈煜;;多孔铂纳米管用于水溶液中乙醇的电化学重整(英文)[J];Science Bulletin;2021年20期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 李俊篯;;纳米管(笼)反应性的曲率调控理论[A];中国化学会第27届学术年会第14分会场摘要集[C];2010年
2 王凤廷;王志刚;丁大军;;水分子与缺陷纳米管相互作用的研究[A];第十六届全国原子与分子物理学术会议论文摘要集[C];2011年
3 金武松;;选择性制备多层管壁自组装纳米管[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第二十四分会:超分子组装与软物质材料[C];2016年
4 甘甜;孙翠翠;裴蕾;张桂玲;尚岩;;金属-苯纳米线内嵌二硫化钼纳米管的电子结构和传输性质[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第四十分会:纳米体系理论与模拟[C];2016年
5 刘慧玲;倪兵;王鹏鹏;何杰;王训;王成;;单臂纳米管可控合成[A];第十四届固态化学与无机合成学术会议论文摘要集[C];2016年
6 朱文静;刘松琴;;一种含DMSO微调液制备的TiO_2纳米管及其在氢气传感器中的应用[A];第十一届全国电分析化学会议论文摘要(4)[C];2011年
7 姚平平;汪海风;陈鹏磊;占肖卫;况勋;朱道本;刘鸣华;;含氟蒽衍生物在气/液界面的组装:从非手性分子到手性纳米管[A];中国化学会第十二届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2009年
8 刘苹;韩铸;邹凯;李桂宝;李少香;朴光哲;;富勒烯C_(60)纳米管的合成[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2009年
9 吴强;薛华;胡征;;碳基纳米管的水热合成及功能化研究[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年
10 范佳杰;余家国;;煅烧温度对TiO_2基复合纳米管的微结构和光催化活性的影响[A];第十三届全国太阳能光化学与光催化学术会议学术论文集[C];2012年
11 刘飞;陶安琪;展新新;李华智;郑付;陈鹏;江久汇;李翠英;;含锶纳米管在Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金表面的成骨和骨免疫活性研究[A];2021年中华口腔医学会口腔病理学专业委员会第十五次全国口腔病理学术会议论文汇编[C];2021年
12 李红;唐静;王德印;王维;;多金属氧簇组装成的具有原子精度的纳米管[A];中国化学会第十七届全国胶体与界面化学学术会议论文(摘要)集(第一卷)[C];2019年
13 孙辉;袁晨欢;江建;刘鸣华;;自组装手性纳米结构的不对称催化[A];中国化学会第十六届全国均相催化学术会议会议论文集[C];2019年
14 黄利平;沈建良;毛宗万;黄哲钢;;载体的合理设计调节药物递送效率[A];第十一届全国化学生物学学术会议论文摘要(第三卷)[C];2019年
15 何云影;李玲婕;李雨舟;杨生;季平;;隧道纳米管在骨组织再生领域的应用研究[A];2020年中华口腔医学会口腔生物医学专业委员会第十次全国口腔生物医学学术年会暨第六次全国口腔杰青优青论坛论文汇编[C];2020年
16 唐峰;高小彬;金朝霞;;金属有机框架结构材料修饰聚多巴纳米管用于制备高效氧还原催化剂[A];中国化学会第十七届全国胶体与界面化学学术会议论文(摘要)集(第二卷)[C];2019年
17 张晓背;蒋贝;卜莹萍;刘洋;张仁春;张竞超;张道军;;MOF模板合成Ni_xCo_(3-x)O_4纳米管及其水合肼电化学传感研究[A];河南省化学会2020年学术年会论文摘要集[C];2020年
18 袁晨欢;江建;刘鸣华;;手性金纳米颗粒在硅纳米管中的原位生长[A];中国化学会第十七届全国胶体与界面化学学术会议论文(摘要)集(第二卷)[C];2019年
19 朱雪锋;江昱倩;李坤;刘鸣华;;异手性类脂分子共组装形成同手性纳米管[A];中国化学会第十七届全国胶体与界面化学学术会议论文(摘要)集(第二卷)[C];2019年
20 陈灿;张文政;王旭;孙红;;基于聚苯胺纳米管/脂质体包裹药物的释放研究[A];河南省化学会2020年学术年会论文摘要集[C];2020年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 贺伟;纳米及表面体系分子吸附的理论研究[D];中国科学技术大学;2008年
2 缑高阳;硼氮纳米管的密度泛函理论研究[D];中国科学技术大学;2009年
3 钟荣林;修饰碳、硼氮纳米管的结构和线性光学性质的理论化学研究[D];东北师范大学;2015年
4 张珉;硅及第三族氮化物纳米管稳定性及相关性质的理论研究[D];东北师范大学;2006年
5 左修源;复合二氧化硅纳米管的界面合成及其性质研究[D];辽宁大学;2021年
6 梁砚琴;TiO_2纳米管的制备及改性研究[D];天津大学;2012年
7 高嫄;钛酸纳米管材料的改性及其组装行为的研究[D];上海交通大学;2009年
8 宋娜;聚吡咯纳米管及其衍生碳纳米管基功能材料的可控构筑与催化性质研究[D];吉林大学;2022年
9 刘颀;基于玻璃锥形纳米管的精准测量与识别[D];华东师范大学;2022年
10 胡建强;钒酸铋基光催化材料微纳结构调控及其光催化性能研究[D];南京大学;2019年
11 吕查德;钒酸铋基催化剂的设计及光/电催化性能研究[D];哈尔滨工业大学;2019年
12 庄萃萃;氮化硼纳米管的掺杂及其热电性能研究[D];哈尔滨工业大学;2019年
13 莫海林;高导热环氧树脂及其复合材料的制备与性能研究[D];上海交通大学;2016年
14 康海娇;基于低维填料表面修饰的蛋白基复合材料增强机制研究[D];北京林业大学;2019年
15 尹卓勋;多孔镍基分级纳米结构的电催化及光辅助电催化性能研究[D];哈尔滨工程大学;2018年
16 费鹏;纳米TiO_2及其纳米管改善竹纤维基复合材料耐候和阻燃性能及其机理的研究[D];华中农业大学;2016年
17 马骏;改性钛氧化物的吸附及光催化性能研究及其应用[D];山西大学;2018年
18 牛朝江;金属氧化物复杂纳米结构的梯度制备、电化学性能与机制[D];武汉理工大学;2016年
19 李中文;超快透射电子显微镜研发及纳米材料的结构动力学研究[D];中国科学院大学(中国科学院物理研究所);2018年
20 唐亚昆;钛基化合物/C杂化多孔纳米管的构筑及电化学性能研究[D];新疆大学;2018年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 陈朝华;铋掺杂碳团簇、砷/铋类管状同分异构体与新型硼纳米管的理论预测[D];河北师范大学;2011年
2 随辰;二氧化硅纳米管的制备、机理及其相关性能的研究[D];山东大学;2012年
3 陈思宇;冰纳米管的密度泛函理论研究[D];北京化工大学;2020年
4 张政;硅纳米线、纳米管的制备及相关物性研究[D];山东大学;2012年
5 王立征;碳—硅复合纳米管的制备工艺[D];哈尔滨工业大学;2006年
6 张孟;砷烯纳米管的结构稳定性及电子结构的第一性原理研究[D];湘潭大学;2016年
7 于婷;第一性原理研究过渡金属元素掺杂的氧化锌纳米管对噻吩和硫化氢的吸附[D];北京化工大学;2015年
8 李爽;TiO_2纳米管的制备与应用[D];吉林大学;2011年
9 王燕;TiO_2纳米管的化学修饰及其抗菌净化性能研究[D];武汉理工大学;2012年
10 钟晓亮;石墨层状硅纳米管研究[D];兰州大学;2007年
11 周卢玉;硅纳米管的微观结构模拟和电学性质研究[D];贵州大学;2021年
12 何兵;富勒烯介孔空心二氧化硅纳米管的制备及其光动力研究[D];北京化工大学;2011年
13 叶婷;磷和铝掺杂硼氮纳米管几何结构和电学性质的理论研究[D];哈尔滨理工大学;2011年
14 平从;氧化钛纳米管在染料敏化太阳能电池中的应用[D];电子科技大学;2011年
15 白硕;氧化钛基复合纳米管的制备与氢敏特性[D];上海交通大学;2010年
16 邵颖;TiO_2纳米管的模板法制备及光催化应用研究[D];南京师范大学;2002年
17 路超;多孔阳极氧化钛纳米管的制备和自组织过程的研究[D];南京理工大学;2013年
18 封晓杰;钛和钛合金阳极氧化物纳米管超级电容电极的制备及改性[D];南京理工大学;2021年
19 别永超;改性TiO_2纳米管的制备及降解环境有机污染物的研究[D];哈尔滨商业大学;2020年
20 段辛坷;钴合金纳米管/线的制备及其磁性能的研究[D];内蒙古大学;2020年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 记者李晓岩;直接构筑C60纳米管首获成功[N];中国化工报;2003年
2 常丽君;纳米管“液体筛”能从分子水平分离溶液[N];科技日报;2012年
3 ;以色列制备纳米管[N];中国高新技术产业导报;2004年
4 ;日本制成双层纳米管[N];中国高新技术产业导报;2003年
5 ;采用简单方法制成纳米管[N];人民日报;2000年
6 群芳 译;更棒的纳米管渐行渐近[N];科学时报;2009年
7 ;纳米管强化陶瓷制造成功[N];中国高新技术产业导报;2003年
8 记者 吴仲国;日研制成功金纳米管[N];科技日报;2000年
9 王小龙;美开发出纳米管阻燃材料[N];中国化工报;2014年
10 记者董映璧;俄首次制成两种原子的纳米管[N];科技日报;2002年
11 记者 田学科;不同材料纳米管具有不同摩擦特性[N];科技日报;2014年
12 记者 冯卫东徐玢;科学家发现T细胞间可形成膜纳米管细丝[N];科技日报;2008年
13 ;IBM炭纳米管芯片取得重大进展[N];计算机世界;2006年
14 记者 何德功;日本开发出世界最小X光发光装置[N];新华每日电讯;2004年
15 ;美国制造出纳米管强化陶瓷[N];中国有色金属报;2004年
16 记者  徐瑞哲 实习生 欧阳龙武;半导体纳米管一根头发丝能装25万根[N];解放日报;2006年
17 实习生 程凤;纳米管束推动固态储能器发展[N];科技日报;2011年
18 本报记者 周励;西安交大DNA纳米管研究取得重要进展[N];陕西科技报;2019年
19 记者 常丽君;新纳米管传感器能检测到单个爆炸物分子[N];科技日报;2011年
20 ;用稀土金属制作纳米管[N];新华每日电讯;2001年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978