碳納米管內(nèi)嵌碘化鉀高壓相納米晶體生長機(jī)理第一性原理研究.pdf

1、近年來，由于實驗技術(shù)的進(jìn)步，人類如今可以制備出各種新型低維材料。這些新型低維材料不僅極大地拓寬了人類對材料領(lǐng)域的認(rèn)識，而且還具有常規(guī)材料難以匹敵的獨(dú)特性質(zhì)，因此日益受到人們的重視。得益于科學(xué)計算平臺的發(fā)展，基于密度泛函理論的第一性原理計算方法不僅可以對實驗現(xiàn)象進(jìn)行解釋，同時也在器件設(shè)計和結(jié)構(gòu)預(yù)測方面日益發(fā)揮著重要作用，并且已經(jīng)成為當(dāng)今材料研究中必不可少的研究工具。本論文從第一性原理計算出發(fā)，以低維碳納米管內(nèi)嵌無機(jī)納米晶體和石墨烯材料為研

2、究對象，對于低維材料的生長機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　 第一章主要介紹了密度泛函理論，這是目前廣泛應(yīng)用材料計算領(lǐng)域的方法，包括密度泛函理論的發(fā)展，各種交換關(guān)聯(lián)泛函，并指出了目前密度泛函理論的缺陷和尚未解決的問題。在本章最后，簡要介紹了各種基于密度泛函理論的計算軟件。
　　 在第二章中，我們首先簡要介紹了碳納米管的結(jié)構(gòu)，性質(zhì)及制備方法。而后介紹了制備碳納米管內(nèi)嵌納米晶體的合成方法，獨(dú)特性質(zhì)和應(yīng)用，其中主要分析最新的實驗進(jìn)展

3、:Urita等在常壓下觀察到碘化鉀(KI)納米晶體高壓相在單壁碳納米管中形成，并且他們認(rèn)為碳納米管為高壓相碘化鉀納米晶體的形成提供了壓力。
　　 在第三章中，基于第一性原理，對碘化鉀納米晶體高壓相的形成機(jī)理進(jìn)行了研究。計算結(jié)果表明，在納米管的限制性空間內(nèi)，碘化鉀常壓相與高壓相的穩(wěn)定性并不是有外部壓強(qiáng)決定的，這一點(diǎn)與體相材料不同。由于碘化鉀納米晶體的對稱性不同，在不同的鉀碘比例下，會形成不同相的碘化鉀納米晶體。這樣一種基于對稱性識