扶手椅型单壁碳纳米管的理论研究.PDFVIP

V o l. 23 高 等 学 校 化 学 学 报 　　N o. 7　 2 0 0 2 年 7 月 　　 　　　　　CH EM ICAL JOU RN AL O F CH IN E SE U N IV ER S IT IE S　　　　　　　　　 1356～ 1359　 扶手椅型单壁碳纳米管的理论研究 李瑞芳, 尚贞锋, 王贵昌, 潘荫明, 赵学庄 (南开大学化学系, 天津 30007 1) ( ) 摘要　用半经验的AM 1 和 PM 3 方法, 对不同长度的扶手椅型单壁碳纳米管 3, 3 进行了理论研究. 讨论了 其几何结构、前线轨道的分布情况和红外光谱. 结果表明: 碳纳米管中的六边形不再像石墨中的六边形, 而 是发生了变形; 从碳纳米管的中间到两端, 各层碳原子在前线轨道中的轨道系数的平方和呈现规律性衰减 ( ) 的锯齿状变化; 用AM 1 方法计算得扶手椅型单壁碳纳米管 3, 3 的红外特征吸收波数约在 1 290～ 1 645 cm - 1之间. 关键词　 1 和 3; 扶手椅型单壁碳纳米管; 前线轨道分布; 红外光谱 AM PM 中图分类号　 64 1　　　　文献标识码　 　　　　文章编号　025 10790 (2002) O A 199 1 年, Iij im a [ 1 ] 发现了一种管状的全碳分子 碳纳米管, 这一发现是富勒烯研究中的一项突 破性进展. 由于碳纳米管具有独特的结构和性质, 现已成为物理、化学和材料科学中最前沿的研究热 [2 ] 点之一 . 碳纳米管可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管. 单壁碳纳米管可以认为是由一层石墨卷曲 而形成的中空圆柱状分子, 具有较好的对称性和单一性. 多壁碳纳米管则是由多层碳原子嵌套构成的 ( ) [3 ] 同轴空心管, 相邻的圆柱层间距约为 0. 34 nm , 比石墨的 0. 335 nm 层间距稍大 . 单壁碳纳米管大 致又可分为扶手椅型、锯齿型和螺旋型三种类型. 关于碳纳米管的制备、纯化、结构性能和修饰已有许多报道[4～ 7 ] , 随着实验技术的提高, Q in 等[ 8 ] [9 ] 观察到了直径为 0. 4 nm 的碳纳米管, 解思深等 成功地制备出长达 2 mm 的超长碳纳米管阵列 , 而 较长的碳纳米管可以被切割成几十纳米长的片段[ 10 ] , 因此关于较细较短碳纳米管的结构和性质的研究 具有重要意义. 文献[ 11]用 PM 3 方法和 Gam e s 程序对