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Imogolite类纳米管直径单分散性密度泛函理论研究

王雅静 李桂霞 王治华 宫立基 王秀芳

Imogolite类纳米管直径单分散性密度泛函理论研究

王雅静, 李桂霞, 王治华, 宫立基, 王秀芳
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  • 采用密度泛函理论方法研究了三种imogolite类(未取代、NH2取代和F取代)纳米管的直径单分散性及表面电荷的分布情况, 并从键长方面定性地解释了直径单分散性的原因. 我们给出了IMO, IMO_NH2和IMO_F的应变能曲线, 结果表明三种纳米管结构的最稳定管径值按照IMO IMO_NH2 IMO_F的顺序递增, 而imogolite类纳米管直径单分散性是由于管径的增大导致内部SiO, AlO键与外部Al-OH键键长变化趋势相反造成的, 总之是内部SiO, AlO 键和外部AlOH键相互作用的结果. 此外, 对三种稳定的纳米管结构做了Mulliken布局分析, 并总结了纳米管直径变化对表面电荷的影响. 结果表明正电荷主要积聚在外表面, 而内表面则感应出负电荷, 同时随着纳米管直径的增大表面电荷逐渐增加, 揭示了表面电荷与管径大小的关系. 研究表明, 可以通过改变imogolite内表面不同的官能化取代来控制纳米管直径, 进而调节表面电荷的分布情况, 这在imogolite类材料的分子设计及应用方面有着重要意义.
      通信作者: 李桂霞, qdguixiali@126.com;wangxiufanghappy@163.com ; 王秀芳, qdguixiali@126.com;wangxiufanghappy@163.com
    • 基金项目: 教育部春晖计划(批准号: Z2011120)、核废物与环境安全国防重点学科实验室开放基金(批准号: 13zxnk06)和宜宾学院计算物理四川省高等学校重点实验室开放课题基金(批准号: JSWL2014KF01)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-08-22
  • 修回日期:  2015-11-14
  • 刊出日期:  2016-02-05

Imogolite类纳米管直径单分散性密度泛函理论研究

    基金项目: 

    教育部春晖计划(批准号: Z2011120)、核废物与环境安全国防重点学科实验室开放基金(批准号: 13zxnk06)和宜宾学院计算物理四川省高等学校重点实验室开放课题基金(批准号: JSWL2014KF01)资助的课题.

摘要: 采用密度泛函理论方法研究了三种imogolite类(未取代、NH2取代和F取代)纳米管的直径单分散性及表面电荷的分布情况, 并从键长方面定性地解释了直径单分散性的原因. 我们给出了IMO, IMO_NH2和IMO_F的应变能曲线, 结果表明三种纳米管结构的最稳定管径值按照IMO IMO_NH2 IMO_F的顺序递增, 而imogolite类纳米管直径单分散性是由于管径的增大导致内部SiO, AlO键与外部Al-OH键键长变化趋势相反造成的, 总之是内部SiO, AlO 键和外部AlOH键相互作用的结果. 此外, 对三种稳定的纳米管结构做了Mulliken布局分析, 并总结了纳米管直径变化对表面电荷的影响. 结果表明正电荷主要积聚在外表面, 而内表面则感应出负电荷, 同时随着纳米管直径的增大表面电荷逐渐增加, 揭示了表面电荷与管径大小的关系. 研究表明, 可以通过改变imogolite内表面不同的官能化取代来控制纳米管直径, 进而调节表面电荷的分布情况, 这在imogolite类材料的分子设计及应用方面有着重要意义.

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