| 受限于单壁碳纳米管中水分子结构、能量以及振动频率的密度泛函研究 |
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| 引用本文： | 王新华,冯莉,曹泽星.受限于单壁碳纳米管中水分子结构、能量以及振动频率的密度泛函研究[J].化学学报,2014,72(4):487-494. |
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| 作者姓名： | 王新华 冯莉 曹泽星 |
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| 作者单位： | a 中国矿业大学化工学院 徐州 221116;
b 厦门大学化学化工学院 厦门 361005 |
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| 基金项目： | 国家重点基础研究发展计划(No.2012CB214901);国家自然科学基金(No.51274197)资助~~ |
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| 摘 要： | 利用密度泛函理论中的杂化泛函M06-2X研究了受限于不同管径单壁碳纳米管（SWCNT）内水分子团簇 （H2O）n=3～6的结构、能量以及振动频率. 结果显示由于SWCNT的限域效应，水分子团簇的几何构型与在真空相比发生了巨大变化，如受限（H2O）6能形成单链锯齿型水分子构型. 随着管直径的增大，纳米管与水之间的相互作用逐渐减弱，但水分子之间的氢键相互作用能变化不大. 对比受限和真空下水分子O-H振动频率发现，绝大部分O-H的振动频率由于碳纳米管与水的相互作用而发生了红移. AIM理论分析显示O-H振动频率的红移应归因于其电子密度的减小. 这也表明碳纳米管绝非简单的几何限制效应，而是与水分子之间存在弱电子相互作用，主要包括H…π氢键作用和O…π轨道作用，从而导致水分子的小部分电荷转移到了SWCNT上.
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| 关 键 词： | 密度泛函理论 单壁碳纳米管 水分子团簇 红移氢键 AIM理论 |
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