氮化硼纳米管对丙酮和黄酮醇的吸附机理的密度泛函理论研究

发布时间：2022-12-17 18:58

　　随着纳米技术的发展,纳米材料的研究越来越广泛,并且其应用也深入到各个领域。与碳纳米管（CNT）相比,氮化硼纳米管（BNNT）拥有类似的结构。但是由于氮化硼纳米管中B-N键的离子性使其拥有独特的性质。可以通过对氮化硼纳米管的结构进行优化、掺杂、填充等,进一步改变氮化硼纳米管的性质,使其在电学、力学、吸附等方面表现出更优异的性质。本文通过理论计算对氮化硼纳米管的掺杂和吸附机理进行探究,本课题主要分为两部分:（1）通过分析一系列未掺杂的和掺杂的氮化硼纳米管上丙酮分子间的相互作用,研究了单壁氮化硼纳米管作为丙酮传感器的传感性能。采用了基于色散修正的密度泛函理论研究了氮化硼纳米管表面对丙酮的吸附性能。结果表明丙酮倾向于与具有较小直径的氮化硼纳米管表面紧密结合,并且随着管直径的增加吸附能也明显减小。氮化硼纳米管掺杂其它元素后（Al、Si、Cu、Co、Ni、Ga和Ge）,丙酮在其上的吸附作用相比于未掺杂的氮化硼纳米管有明显的增强。通过对电荷密度,态密度,分子轨道和非共价键相互作用指数的研究表明,引入适当的掺杂原子能有效的改善基于氮化硼纳米管的气体传感器对丙酮的传感性能。（2）通过电荷自洽的紧束缚近似... 

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 碳纳米管(CNT)
        1.2.1 碳纳米管的结构
        1.2.2 碳纳米管的性质
    1.3 氮化硼纳米管(BNNT)
        1.3.1 氮化硼纳米管的简介
        1.3.2 氮化硼纳米管的性质
        1.3.3 氮化硼纳米管的修饰方法
        1.3.4 氮化硼纳米管的应用
    1.4 计算模拟的理论基础
        1.4.1 密度泛函理论
        1.4.2 Kohn-Sham方程
        1.4.3 从头算方法
        1.4.4 密度泛函紧束缚方法(DFTB)
        1.4.5 自洽电荷-密度泛函紧束缚方法(SCC-DFTB)
    1.5 本课题的研究目的与主要内容
第二章 计算模拟
    2.1 软件介绍
        2.1.1 Build-Nanostructure
        2.1.2 DFTB+Tools
    2.2 计算过程
        2.2.1 实验条件
        2.2.2 模型建立流程
        2.2.3 建立模型(以丙酮分子吸附在(9,0)氮化硼纳米管为例)
第三章 对未掺杂和掺杂单壁氮化硼纳米管作为丙酮传感器的从头算理论研究
    3.1 引言
    3.2 计算方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 未掺杂的氮化硼纳米管吸附丙酮分子的传感性能研究
        3.3.2 对掺杂氮化硼纳米管吸附丙酮分子的传感性能研究
    3.4 结论
第四章 黄酮醇在氮化硼纳米管上的相互作用机理和光学性质的密度泛函理论研究
    4.1 引言
    4.2 计算方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 由DFT和DFTB方法所分离出的黄酮醇的几何构型
        4.3.2 由DFTB和DFT方法分析黄酮醇的紫外可见光谱(UV/Vis)
        4.3.3 通过DFTB和DFT方法分析被限制在氮化硼纳米管内部或外部的黄酮醇与BNNT的相互作用
    4.4 结论
总结
参考文献
在学研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纳米管[J]. 张勇，朱海哲.  炭素技术. 1995(06)



本文编号：3720468