F掺杂的BN纳米管及电导特性

利用一种新颖的催化生长方法,在生长BN纳米管的过程中直接引入F原子,获得了均匀F掺杂的BN纳米管.高分辨透射电子显微镜研究表明,构成BN纳米管的六元环由于F掺杂而被严重扭曲,纳米管壁由一些高度卷曲的连续片层构成.电学性质测量表明,相对于无掺杂的BN纳米管而言,F掺杂BN纳米管的电导显著增加.     

高压对氮化硼纳米管的几何结构、电子结构和光学性质的影响

运用密度泛函理论平面波赝势方法(PWP)和广义梯度近似(GGA),计算研究了纳米管BN(5,5)在不同压力条件下的几何结构、电子结构和光学性质. 在高压条件下管口形状发生了较大的变化. 与闪锌矿结构BN比较分析发现两种结构间存在一些性质上的差异：首先,在外压力作用下,BN(5,5)纳米管的带隙随压力增大而减小,变化率为-0.01795eV/GPa,而闪锌矿结构BN随压力增大而增大;其次光吸收谱在压力条件下,没有和闪锌矿结构BN一样发生“蓝移”,相反在红外方向有所拓展;但纳米管BN(5,5)电子的转移方向和 关键词： 氮化硼纳米管 密度泛函理论(DFT) 电子结构     

第一性原理研究电场对BN纳米管电子结构的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了电场对BN纳米管的电子结构的影响.首先对在不同电场强度下的纳米管几何结构进行了优化,可以看出纳米管沿轴方向层间距出现了不规则的变化.电子能带结构显示,在电场作用下,zigzag型和armchair型两种结构纳米管的能带向低能方向移动,并且导致纳米管的带隙有显著的减小.电场使得armchair型纳米管的带隙发生了从间接带隙向直接带隙的转变.在电场作用下,纳米管的两端态密度呈现出明显的差异,正负电荷沿轴向出现了沿轴向的空间分离,Mulliken电荷分布图揭示出最高占据轨道和最低未占据轨道分居在纳米管的两端.     

变形碳纳米管的研究

给出了一些用透射电子显微镜观察到的变形碳纳米管结果，它们在形态上可以分为径向形变和轴向形变两类．这种在氩气氛电弧放电阴极沉积物中生成的变形纳米管，可以用我们建议的模型定性地加以解释 关键词：     

BN管状团簇到单壁纳米管的几何结构和电子性质

利用密度泛函理论(DFT),对氮化硼(BN)管状团簇的几何结构、稳定性和电子性质进行了研究.选取合适的BN结构单元作为结构生长基元,采用逐层生长的方式计算得到有限长度、不同截面尺寸的稳定管状团簇.结构中B-N交替排列,结构组成中的四元环和六元环数目均符合一般表达式.计算结果表明,通过适当组装管状团簇以及碳原子掺杂,可以制备出带隙可调的单壁氮化硼纳米管.     

C在不同位置掺杂(n,n)型BN纳米管的密度泛函研究

用密度泛函B3LYP/3-21G(d)方法,并利用周期边界条件,研究了C原子在不同位置掺杂的(n,n)型BN纳米管的结构与性质.揭示了几何结构特征、能量、稳定性和能带结构的变化规律.研究了C原子在B位或N位置分别掺杂的BN纳米管的模型(掺杂浓度x=1/(4n),n=3—9),部分B位掺杂管发生了变形,而所有N位掺杂管则几乎不变形,而且N位比B位的掺杂能更低(管更稳定),B位掺杂管的能隙为1.054—2.411 eV,N掺杂管的能隙为0.252—1.207 eV,所有掺杂管都是半导体,所有掺杂管都具有直接带隙.     

两种不同制备方法的多壁碳纳米管光学性质的对比

分别采用化学气相沉积法和电弧放电法制备了多壁碳纳米管.利用扫描电镜测量了两种不同方法所制备样品的形貌,并在室温下测量了这两种样品的喇曼光谱、吸收光谱和光致发光光谱.结果显示:电弧法所制的纳米管管径较小,且纳米管相互缠绕明显;两种样品的喇曼光谱中均存在D模和G模,但化学气相沉积法制备的碳管的结构更完美,石墨化程度和碳管纯度更高;两种样品都在250 nm处有一个强的吸收峰,当采用共振激发时,两种样品均在480 nm处有带状发射光谱,而用550 nm的光激发时,化学气相沉积法制备的多壁碳纳米管在820 nm处具有光致发光,电弧法制备的样品在此波段则无光致发光.     

AlNBN复相纳米陶瓷的高温高压合成与表征

利用直流电弧等离子体方法制备了氮化铝纳米粉,用行星式球磨机制备纳米级的氮化硼粉,将这两种纳米粉均匀混合,经过5 GPa、1500 ℃的高温高压处理,最终制备出AlN/BN纳米复相陶瓷,对合成的产物进行了X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)的分析,得到样品的结构和形貌特征,结果表明合成产物为AlN/BN纳米复相陶瓷.      

对电弧放电制备的离散碳纳米管进行高温氧化的研究

用改进的电弧放电方法制备了大量离散分布的碳纳米管.对此种碳纳米管样品在空气中进行了高温氧化处理，研究表明此种碳纳米管能够在较高温度和较长时间的氧化处理后仍能保存下来.离散分布的碳纳米管可在一定程度上减少其结构中的缺陷和不完整性，因而提高了纳米管在氧化处理过程中的稳定性.这一观点得到了Raman研究结果的支持.     

高温高压下氮化硼的结晶化及立方氮化硼的合成

 研究了非晶BN、二维有序BN和低有序度六方BN（G.I＝6.1）在高温高压下的结晶行为及不同有序度的BN对立方BN合成的影响。研究结果表明，低有序度BN向高有序度六方相转化，但不同有序度的BN原料向立方BN转化的行为不同。少量B掺杂下的立方氮化硼的合成实验发现B的掺入阻碍立方BN的生成。低有序度BN不易向立方BN的主要原因可以认为是它们存在较多的N空位，高温高压下随着BN的结晶化，B以杂质析出并阻碍了立方BN的合成。     

碳、碳氮和硼碳氮纳米管场发射性能的比较研究

采用高温热解法在860℃分别制备出了碳、碳氮和硼碳氮纳米管，提纯后利用丝网印刷工艺分别将它们制备成薄膜，并测试了它们的场发射性能.结果表明：碳纳米管、碳氮纳米管和硼碳氮纳米管薄膜的开启电场分别为2.22，1.1和4.4V/μm，当电场增加到5.7V/μm时，它们的电流密度分别达到1400，3000μA/cm²和小于50μA/cm².碳和碳氮纳米管薄膜的场增强因子分别为10062和11521.可见，碳氮纳米管的场发射性能优于碳纳米管，而硼碳氮纳米管的场发射性能比前两者要差.解释了这三种纳米管场发射性能差别的原因. 关键词： 碳纳米管 碳氮纳米管 硼碳氮纳米管 场发射     

与富勒烯C36直径(0.5nm)相等的碳纳米管及其制备

在电弧放电方法制备纳米管中,通过用碳纳米管填充阳极进行放电实验,成功地得到了小直径单层碳纳米管。同时在多层管的最内层得到了直径0.5nm的碳纳米管。这个结果表明直径小于C60（直径0.7nm）的碳纳米管是存在的。     

扶手椅型碳化硅纳米管电子结构和光学性质的研究

本文基于密度泛函理论研究了扶手椅型碳化硅纳米管(SiCNT)的电子结构、成键机制以及其光学性质。研究结果表明:当碳和硅的原子比为1∶1时,SiCNT的结构最为稳定,并且表现出诸多的优良性质。通过分析计算结果我们发现,SiCNT是间接带隙材料,并且管子的带隙随着直径的增加而增加。从SiCNT的轨道图谱中我们看到碳和硅原子之间属于sp2杂化,同时硅原子周围的电子密度明显要低于碳原子周围的电子密度。对能态密度的计算我们得知碳原子和硅原子分别主导价带和导带。与其它纳米管(BN)有所不同,SiCNT的光学性质更接近于各向同性材料。     

拉曼光谱研究掺杂与非掺杂碳纳米管电子性质的新进展(英文)

本文综述了非掺杂和掺杂碳纳米管拉曼光谱研究的新进展,特别注意到了悬浮液中单个分散的单壁纳米管、硼和氮掺杂的纳米管、碱金属插入的纳米管以及用化学方法功能化的单壁纳米管的拉曼光谱与其电子性质的相关性。讨论了所存在的问题,展望了可能的发展方向。     

扶手椅型硅纳米管的电学性质研究

本文采用密度泛函理论的第一性原理方法，对手性指数m=n=K（K为3～15的整数）的扶手型硅纳米管的能带结构和态密度进行了研究。计算结果表明，扶手型（3，3）硅纳米管为间接带隙结构，其余均为直接带隙结构；随着手性指数的增加，硅纳米管的直径增大，硅纳米管的禁带宽度逐渐减小，且导带逐渐下移，总态密度图峰值强度增大；扶手型（3，3）硅纳米管的禁带宽度最大；扶手型（13，13）硅纳米管的禁带宽度最小，说明其导电性优于其他手性指数的扶手椅型硅纳米管；同时，扶手型（4，4）硅纳米管的导带和价带出现重叠，说明扶手型（4，4）硅纳米管为金属性纳米管；态密度图表明扶手型（9，9）硅纳米管的价带顶主要由Si-3p电子态构成，导带底由Si-3p态电子和Si-3s态电子共同构成。     

超声波处理高序石墨合成碳纳米结构

用超声波处理水溶液中的高序石墨固体,借助于高分辨透射电子显微镜和电子衍射,不但看到了与电弧放电和激光烧蚀产物相似的碳纳米多面体和纳米管,而且还发现了一种罕见的实心碳纳米球.对这种由扰动石墨晶格组成物的形成过程给出一种可能的模型解释 关键词： 高序石墨 超声波处理 碳纳米结构     

氢气与氮气对硼碳氮纳米管生长的影响

在对不同温度和不同催化剂对硼碳氮(BCN)生长影响研究的基础上，进一步研究了氮气与氢气对高温热解法制备BCN纳米管结构、产量等的影响.实验中发现氮气在制备过程中只对BCN纳米管的产量有微小影响，对所生成的纳米管的结构有一定影响，气流量太小时，乙二胺的转化率低，气流量太大时，会在所生成的BCN纳米管管壁上出现断裂生长现象.与氮气不同的是氢气不仅对所生成的纳米管的结构有很大影响，还对产量有明显影响，当制备过程中没有氢气时，所生成的BCN纳米管有明显的弯曲，甚至出现了急剧的弯折，大部分管壁附着无定形碳，还伴随中 关键词： BCN纳米管 热解 氢气 氮气     

扶手椅型硅纳米管电子结构的研究

在本文中，我们使用密度泛函理论的第一性原理方法来研究手性指数m=n=K(K为3～15的整数)的扶手型硅纳米管的能带结构和态密度.计算结果表明，扶手型(3,3)硅纳米管为间接带隙结构，其余均为直接带隙结构;随着手性指数增加，硅纳米管的直径增大，硅纳米管的禁带宽度逐渐减小，导带逐渐向下移动，并且总态密度图峰值强度增加;扶手型(3,3)硅纳米管的禁带宽度最大化;扶手型(13,13)硅纳米管的禁带宽度最小，说明其导电性优于其他手性指数的扶手椅型硅纳米管;同时，扶手型(4,4)硅纳米管的导带和价带重叠，表明扶手型(4,4)硅纳米管是金属纳米管;态密度图显示扶手型(9,9)硅纳米管的价带顶部主要由Si-3p电子态组成，导带的底部由Si-3s态电子和Si-3p态电子组成.     

碳纳米管与有机小分子官能团相互作用的分子动力学研究

利用Material Studio软件先对不同半径的碳纳米管进行结构优化，再对优化后的纳米管进行分子动力学模拟。得到如下结论：经过优化后小半径纳米管结构基本不变，但是随着半径增大纳米管形变越来越明显。同时通过对多根管簇研究后发现也有相似动力学特性。在以上纳米管结构外面加上一定密度随机排列的对苯二甲酸二辛酯（DOTP）有机分子，发现DOTP有机分子与不同结构、不同半径的纳米管之间都存在相互作用，纳米管半径越大相互作用力也越大，同时DOTP分子在纳米管周围排列也逐渐从无序趋于有序。通过计算以上结构的径向分布函数（RDF）等热力学特性，定性和定量地验证了以上结果。     

不同催化剂热解法制备硼碳氮纳米管过程中的影响

对以钴、镍、钴/镍、钴/二茂铁、镍/二茂铁和二茂铁为催化剂高温热解法制备的硼碳氮（BCN）纳米管的结构、产率等的影响进行了分析.实验中发现催化剂在BCN纳米管的生长过程中有重要作用.高分辨率透射电子显微镜图像显示在860℃时，以镍/二茂铁、钴/二茂铁为催化剂生成的BCN纳米管具有“竹节状”结构，且管壁较薄，镍、钴或镍/钴作催化剂生成的BCN纳米管不具有明显的“竹节状”结构，管壁较厚，且粗细不均匀，而以二茂铁作催化剂没有BCN纳米管生成.在所有生成的BCN纳米管中含有催化剂颗粒.通过对生成的BCN纳米管的结 关键词： BCN纳米管 热解 催化剂 拉曼光谱