碳基纳米多孔材料结构设计及其物性：第一性原理研究

发布时间：2021-01-08 00:21

　　随着科技的进步,人们对于新功能材料的需求与日俱增。碳,作为地球上最丰富的元素之一,其灵活的三种杂化方式,即sp、sp²和sp³,导致了不计其数的同素异型体。碳材料由于其对环境友好、轻质、高强度,以及令人神往的电学、光学特性,受到了人们的倍加青睐,并被广泛应用于半导体器件、光学器件、电池、储氢、过滤等领域。碳基纳米多孔材料由于其多孔、低质量密度、丰富的力学性能而受到广泛的关注,并且在锂离子电池、超级电容、催化等领域均有应用。尽管很多多孔碳材料已经被提出并成功制备,但这些远不能满足人们的需求。本文,我们设计了基于石墨烯纳米带的一维和三维多孔碳泡沫,以及二维多孔石墨炔结构,并基于第一性原理计算方法揭示这些结构的稳定性、电子结构特性及其调控机理。首先,我们基于zigzag（1,1）碳泡沫,构筑多孔碳泡沫纳米线,并进行密度泛函理论研究,发现碳泡沫纳米线相对于其体材料稳定性更高,其结构形成拓扑表面保护机制;同时,电荷集中在纳米线表面形成表面态,引起碳泡沫纳米线拓扑保护的金属性;通过对其表面进行不同方式的氢化,我们发现表面态被破坏,从而打开一个0.15-1... 

【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：136 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

碳材料的发展历程

由石墨烯构成富勒烯、碳纳米管和石墨的示意图

图 1.3 几种石墨炔构型从左到右分别表示 -石墨炔、β-石墨炔、γ-石墨炔、 -石墨炔、6612-石墨炔、R-石墨炔结构，红色实线表示原胞晶格继富勒烯、碳纳米管和石墨烯这三种标志性的碳纳米材料之后，人们相继研

【参考文献】：
期刊论文
[1]膨胀石墨对重油和生物体液的吸附—来自中国的研究（英文）[J]. 康飞宇,郑永平,兆恒,王海宁,王鲁宁,沈万慈,稻垣道夫.  新型炭材料. 2003(03)



本文编号：2963528