单根(7,5)蛇形单壁碳纳米管的拉曼光谱(英文)

研究了单根(7,5)蛇形单壁碳纳米管的拉曼光谱特征,观察到了环呼吸振动峰(RBM)、环呼吸振动的倍频峰(2RBM)、介于中间频率的振动峰(IMF)、无规振动峰(D)、剪切振动峰(G)、中间频率振动峰(M)、剪切振动和环呼吸振动的和频峰(G+RBM)、面内横向光学声子和纵向声学声子的和频峰(iTOLA)、无规振动的二次共振峰(G′或者2D)以及其它一些归属不清楚的拉曼峰.不同激发波长和不同激发偏振拉曼光谱研究表明,这些拉曼光谱峰显示出了非常强的激发能量和激发偏振的选择性.     

激光辐照对二茂铁掺杂单壁碳纳米管的影响

以单壁碳纳米管和二茂铁为原料, 采用气相扩散法合成填充率较高的二茂铁掺杂单壁碳纳米管(Fc@SWNTs)的复合材料. 考察激光辐射对样品的影响, 结果表明, 当激光功率达到20 mW时, 对样品进行10 s辐照, 样品的拉曼光谱出现了稳定的新峰. 对比分析发现, 二茂铁在激光辐照后形成了碳化铁, 同时部分碳源转化成碳管形成了双层碳管. 表明碳化铁是二茂铁裂解向内层碳管转化的中间产物.     

W-Fe-MgO催化分解CH4制备单壁碳纳米管

使用“柠檬酸法”制备了一系列较高比表面的W-Fe-MgO催化剂,在较易放大的流化床反应器中,1 100 ℃ H2气流中分解CH4,制得SWCNTs管束,单管直径在1～3 nm,最高碳产率36 mg/100 mg催化剂.经TEM、微区Raman、程序升温氧化(TPO)测量表明,产物中无定形碳、MWCNTs均较少,为纯度较高、缺陷较少的SWCNTs.从EDAX结果并参考W-Fe相图推测SWCNTs生长的催化剂活性相可能为W、Fe的金属间化合物或富Fe的固溶体.     

NaCl对琼脂糖凝胶电泳法分离单壁碳纳米管的影响

如何获得单一导电属性的单壁碳纳米管(SWCNT),使其在各领域得到更广泛的应用,引起了科研人员越来越多的关注.琼脂糖凝胶电泳(AGE)法以其简便,低成本,可规模化等优点在分离金属型(m-)和半导体型(s-)单壁碳纳米管的诸多分离方法中体现出独特的优势.本文利用紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)吸收光谱分析手段,系统研究了NaCl的添加对AGE法分离SWCNT的影响.研究发现NaCl的添加对SWCNT的分离有一定的影响:当NaCl添加量低于70 mmol.L-1时,可以提高分离后体系中s-SWCNT的相对含量;当NaCl添加量高于70mmol.L-1时,随着添加量的增加,NaCl的加入开始抑制m-SWCNT和s-SWCNT的有效分离;当NaCl添加量达到160 mmol.L-1时体系分离效率明显降低.我们推测这种影响主要是由盐的添加改变了分散剂在m-SWCNT和s-SWCNT表面的吸附结构引起的.     

高纯度可溶性单壁碳纳米管的吸收光谱

经过K₂S₂O₈的稀硫酸溶液氧化处理的粗制单壁碳纳米管样品, 在水、DMF 和乙醇等极性溶剂中具有非常好的溶解性. 通过在DMF介质中多次进行超声波分散和高速离心分离, 成功地获得了高纯度可溶性的单壁碳纳米管. UV-vis-NIR吸收光谱研究表明, 这种高纯度可溶性的单壁碳纳米管呈现出更多的吸收特征和更高的吸收强度. 进一步的研究表明, 单壁碳纳米管的纯度达到了“参比样品”的160%, 其单根分散度达到5%以上.     

锯齿形单壁碳纳米管的穿透能研究

基于分子动力学方法,研究了载能碳离子碰撞锯齿形单壁碳纳米管过程中初级碰撞原子(PKA)的运动过程和能量变化过程.分析了手性指数为(2n+1,0)(n=2~9)的单壁碳纳米管中PKA的穿透能与载能碳离子入射能间的关系.结果表明,穿透能与入射能之间呈线性增长关系,线性变化的斜率与碳纳米管直径有关.通过分析PKA势能随模拟时间的变化规律,阐述了初级碰撞原子的穿透能随入射能的增加而增加的物理机制.     

多壁碳纳米管对聚甲醛性能的影响

将多壁碳纳米管(MWCNTs)和聚甲醛(POM)在转矩流变仪中熔融混合得到POM/MWCNT复合材料.研究了复合材料的形态,导热性能,导电性能,流变性能和结晶性能.结果表明,MWCNTs在没有经过处理的情况下能够均匀地分散在POM基体中;当向POM中添加1.0 wt%含量MWCNTs时,复合材料的导热系数上升到0.5289 W/(K m),比纯POM的导热系数0.198 W/(K m)提高1.5倍,通过有效介质方法(EMA)验证了体系导热系数提高幅度不大的原因是MWCNTs与POM之间形成了很高的界面热阻;当MWCNTs的含量为1.0 wt%时,体系产生了导电逾渗效应,逾渗值在0.5 wt%~1.0 wt%之间;MWCNTs对POM有显著的成核作用,当向POM中添加0.5 wt%含量的MWCNTs时,POM的结晶温度提高6℃左右,但当MWCNTs的添加量进一步增加时,结晶温度几乎不再变化,成核效果呈现"饱和"状态.另外,材料的复数黏度,储能模量和损耗模量随MWCNTs含量的增加而增加.     

聚乙二醇单甲醚修饰多壁碳纳米管的研究

多壁碳纳米管(MWNT)经过酸化、酰氯化后与聚乙二醇单甲醚进行接枝反应,实现了碳纳米管的表面修饰。经修饰的MWNT在水中的分散性大大增加。通过FTIR、XPS、Raman、TEM、TGA等手段表征了接枝后产物的化学结构,证明聚乙二醇单甲醚是以共价键的形式接入MWNT表面上的。并利用TGA结果估算出聚乙二醇单甲醚在MWNT表面的接枝密度约为平均每256个碳原子上有一根聚合物链。     

多壁碳纳米管对PS分子量影响的研究

由于碳纳米管（CNT）具有优异的力学、电学、光学等性能,近年来,聚合物／碳纳米管（polymer／CNT）复合材料的研究已经成为研究者关注的热点。相关的研究主要集中在：一是将CNT作为填充材料制各复合材料,使复合材料的力学、电学等性能得到提高。二是将CNT作为主体,用聚合物对CNT进行修饰,使CNT在有机溶剂中能够获得良好的溶解度。而对于在聚合反应中,CNT的加入对聚合物分子量影响的研究,相关的报道较少。本文利用悬浮聚合法制备了聚苯乙烯／多壁碳纳米管（PS／MWNT）复合材料,采用透射电镜（TEM）和凝胶渗透色谱（GPC）对其进行了分析,详细研究了MWNT对于PS分子量的影响。     

手性和尺寸对受限于单壁碳纳米管内的硝基甲烷热解反应的影响

采用组合的量子化学ONIOM(B3LYP/6-311++G**:UFF)方法, 研究了不同直径的扶手椅型(CNT(5,5)、CNT(6,6)、CNT(8,8))和锯齿型(CNT(9,0)、CNT(10,0)、CNT(11,0))单壁碳纳米管(CNTs)的限制作用对硝基甲烷分子结构和热解反应的影响. 分子结构分析表明, 与单体硝基甲烷相比, 受限于直径较小的CNT(5,5)和CNT(9,0)碳纳米管内的硝基甲烷构型发生扭转, Cs对称性消失, C—N键长略微缩短; 而受限于CNT(6,6)、CNT(8,8)、CNT(10,0)和CNT(11,0)内的硝基甲烷结构变化不明显. 热解势能面计算发现, 与硝基甲烷单体的热解是一个无过渡态的解离过程明显不同: 硝基甲烷在CNT(5,5)和CNT(9,0)碳纳米管内沿C—N键的解离经历过渡态结构, 所需克服的活化能比单体的解离能分别下降了约71和58 kJ·mol-1; 在CNT(6,6)和CNT(10,0)碳纳米管内, 硝基甲烷的热解活化能略有下降; 而在直径较大的CNT(8,8)和CNT(11,0)碳纳米管内, 热解活化能基本不变. 研究结果表明, 直径小的碳纳米管的限制作用对硝基甲烷热解活化能影响显著, 碳纳米管的手性对硝基甲烷热解反应影响不明显.     

氢气在单壁碳纳米管束的吸附的密度泛函研究

作者利用密度泛函理论（DFT）计算了氢气在单壁碳纳米管束（SWNTs)中管内 和管间的吸附。考察了温度,孔径以及压力对吸附的分子数密度,重量百分比,单 位体积储存能力以及超额吸附量的影响。DFT计算发现,较大的孔径有利于氢气在 SWNTs中的吸附且氢气在管隙中的吸附不可忽略。计算表明在77 K和6 MPa时,氢气 在2.719 mm的SWNTs的总的吸附的重量百分比分别可达到13.2 wt%,这约是美国能 源部（DOE）目标值的两倍,而单位体积储存能力在DOE目标值附近,而在300 K和 6 MPa时,氢气在2.719 nm的SWNTs的总的吸附的重量百分比仅为1.5 wt%。通过实 验结果与计算结果的比较表明,密度泛函理论的计算结果支持SWNTs有较高的吸附 储氢能力的实验结论。     

Theoretical Characterization of Chiral Carbon Nanotube Encapsulating Ellipsoidal C70

The molecular orientation of ellipsoidal C70 in carbon nanotubes is carefully studied by first principles calculations. Using （14, 7） single-wall carbon nanotube （SWCNT） as a prototype material, we explored that the weak chemical interaction between SWCNT and C70 was the crucial factor to determine the molecular orientation. However, the small energy difference makes the distinguishment of two possible molecular orientations difficult. By simulating scanning tunneling microscope images and optical properties, we found that local electronic states sensitively depended on the molecular orientation of ellipsoidal C70, which provided a practical way of using scanning tunneling microscope to recognize the molecular orientation of ellipsoidal C70.     

H2分子在碱金属掺杂碳纳米管上的吸附特性

采用密度泛函理论研究了H₂在碱金属(M=Li, K)掺杂的扶手椅型单壁碳纳米管上的吸附. 对于碱金属管内掺杂, 模拟了4种氢吸附构型; 对于管外掺杂, 考虑了两种吸附结构, 同时还考虑了两种不同的掺杂浓度. 所有吸附模型都进行了全优化. 计算结果表明, 碱金属掺杂后, 碱金属与碳纳米管之间发生电子授受作用使得碱金属带正电荷, 对于金属Li, 管内掺杂更有利于电子向碳纳米管转移; 与管内掺杂相比, Li原子的管外掺杂更有利于H2分子吸附. 碱金属管外掺杂的碳纳米管吸附H₂的最稳定结构, 存在碱金属原子与H₂分子的配位作用.     

径向电场对纳米管中水分子通量的影响

水分子在纳米通道中的运动对于生命活动、纳米器件的设计等都有着重要的意义. 现在已经证实, 在(6,6)的碳纳米管中, 水分子会以单分子水链的形式协同通过碳纳米管. 但是如何控制水分子的流量仍然是一个困难的课题. 本文研究了在径向电场作用下, 碳纳米管中水分子通量的变化趋势和碳纳米管的开关行为.发现在碳纳米管两端存在200 MPa的压力差时, 电场强度从1 V·nm^-1增加到3 V·nm^-1, 水分子通量线性减小. 当径向电场强度增加到3 V·nm^-1时, 碳纳米管处于关闭状态, 水分子无法通过碳纳米管. 进一步, 我们发现水偶极与碳纳米管管轴夹角的平均值的概率分布和翻转频率都与水分子在纳米管中的个数有很大关系.     

Theoretical study on molecular structures, intramolecular proton transfer reaction, and solvent effects of 1-phenyl-3-methyl-4-(6-hydro-4-amino-5-sulfo-2,3-pyrazine)-pyrazole-5-one

The molecular structures and intramolecular proton transfer reaction of 1-phenyl-3-methyl-4-(6-hydro-4-amino-5-sulfo-2,3-pyrazine)-pyrazole-5-one have been investigated with both ab initio method and the density functional theory. The solvent effects are simulated using the self-consistent reaction field (SCRF) method within the framework of the polarizable continuum model (PCM). The results show that the computed geometrical parameters at the B3LYP levels are in better agreement with experimental values than those at the RHF levels, and the choice of functional in DFT plays an important role in describing the title compound. It is found that strong hydrogen bonds (O–H···N and O···H–N) exist in the title compound, and in the proton transfer process, the O–H bond is broken while the N–H bond is formed. In addition, the order of stability of the isomers remains the same in different solvents, while the barrier height of the proton transfer reaction and dipole moments for the title compound grow with the increase of the solvent polarity. Eventually, the NBO analysis shows that the strength of the hydrogen bond reduces with the increase of the solvent polarity.     

单壁碳纳米管内包合有机小分子(乙炔、乙烯和乙烷)结构的理论研究

采用量子化学密度泛函B3LYP方法计算并对比研究了内包合三种有机小分子(乙炔、乙烯和乙烷)的(5,5)型扶手椅式碳纳米管复合物的结构以及电子性质. 研究结果表明, 中心掺杂物放在碳纳米管的管轴上的异构体比掺杂物垂直于管轴的异构体稳定; 内嵌有机小分子碳纳米管复合物的形成过程为吸热过程; 有机小分子的插入会使其HOMO-LUMO能隙变大; 并引起碳纳米管直径的轻微加大, 以减少碳管张力, 其形变程度增大的顺序依次为C2H2相似文献   

金属串配合物(n,m)[Cr3(PhPyF)4Cl2](n=2, 3, 4; m=2, 1, 0)的配位结构及其与电场的关系

应用密度泛函理论BP86 方法研究具有分子导线潜在应用的金属串配合物(n, m)[Cr₃(PhPyF)₄Cl₂](HPhPyF=N, N'-苯基吡啶基甲脒; n=2, 3, 4; m=2, 1, 0)的配位结构及其受电场作用的影响, n、m分别表示PhPyF-的苯环在左侧和在右侧的配体个数. 结果表明: (1) 零电场下, 四个PhPyF-的(2, 2)、(3, 1)和(4, 0)三种配位方式能量差别很小, 为竞争态, (2, 2)最稳定. (4, 0)结构中两端轴向配体Cl 均可与Cr 配位, 且Cl₄―Cr1 键比Cl5―Cr3键更强, 若作为分子器件可与电极结合, 这与(4, 0)[CuCuM(npa)₄Cl][PF₆](M=Pd, Pt; Hnpa=2-萘啶苯胺)靠近苯环一端的轴向配体无法与M配位不同. (2) 在(2, 2)、(3, 1)和(4, 0)中, Cr₃⁶⁺链均具有三中心三电子离域σ键, 但离域性逐渐减弱. 随四个PhPyF-配位方式趋于一致, 分子极性逐渐增大, 由Cl₄指向Cl5(Z)方向, Cr1的α自旋密度增大, Cr2 的β和Cr3 的α自旋密度减小. (3) 分子的几何结构和电子结构在电场下发生规律性变化, 在-Z方向电场作用下, (3, 1)、(4, 0)电子移动方向与极性方向相同, 使分子的键长、自旋密度、电荷和能隙变化显著性均大于Z方向电场, 且极性越大变化越显著, 有利于提高分子导电性.     

电场对Ni3（dpa）4Cl2金属串配合物结构影响的理论研究

应用密度泛函UBP86方法对具有分子导线潜在应用性的金属串配合物Ni3(dpa)4Cl2进行研究,分析了外电场对配合物的几何构型和电子结构的影响.结果表明,零电场条件下存在沿着Ni63+轴及轴向配体Cl的Ni—Ni及Ni—Cl离域作用.沿金属轴Cl4→Cl5方向施加外电场,可使高电势端的Ni2—Cl4键长增大而Ni1—Ni2键长减小,低电势端的Ni3—Cl5键长减小而Ni1—Ni3键长增大;分子能量降低,偶极矩线性增大;HOMO与LUMO能隙减小,前线占据轨道分布向低电势方向移动且轨道能升高,空轨道分布则向高电势方向移动且轨道能降低,其中沿着金属轴方向离域的前线轨道分布及其轨道能随电场的变化尤为显著.在电场作用下,电荷分布发生改变,低电势端Cl5的负电荷向高电势端Cl4转移,但金属和桥联配体的电荷变化很小;同样,在电场作用下,配合物存在明显的结构变化和电子转移现象,呈现出类似导电过程中电子定向转移的变化规律.     

B2Cn+(n=1～9)团簇的结构及其稳定性

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP泛函, 在6-311G*水平上对B2Cn+(n=1～9)团簇的几何构型和电子结构进行了优化和振动频率计算. 结果表明, 在B2Cn+(n=1～9)团簇的基态构型中, B2C2+、B2C3+为具有D∞h对称性的线形结构, B2C7+为具有Cs对称性的立体环状结构, 其余均为平面构型; 其成键顺序为C—C成键优于B—C 成键, B—C成键优于B—B成键. 进一步得到了B2Cn+(n=1～9)团簇的总能量(ET)、零点能(EZ)、摩尔热容(Cp)、标准熵(S0)以及原子化能(ΔEn+). 其结果显示, 随着n的递增, ET、EZ、Cp、S0和ΔEn+数值均呈现增大趋势, 其中EZ数值呈现近似等梯度的增加趋势. 通过对B2Cn+(n=1～9)团簇基态结构的垂直电子亲合势的研究发现, n为奇数的B2Cn+团簇比n为偶数的稳定.