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摘要碳吸附材料由于具有较大的比表面积，因而具有比较强的吸附性能，而且其优越的化学性质、稳定的物理性质，使得其已成为最具代表性的一类污染物质吸附材料。其中，石墨烯在对有害气体吸附方面进展尤为迅速，在污染气体传感器，净化污染气体等取得了许多的应用成果。进而碳纳米管（CNTS）[1]所具有一些独特的物理化学性质，逐渐引起了人们关注并广泛应用于诸多科学领域[2]，现在已经被应用于储氢及吸附剂[3]等领域。因而，我们将研究碳纳米管曲率对苯分子吸附能力的影响，这对减少污染气体排放及检测污染程度有着重要意义。利用密度泛函理论[4,5]，对不同曲率的纳米碳管对苯分子吸附能的比较分析，从而深刻认识表面曲率的存在对单层碳纳米管的表面能及表面原子吸附的影响。32327
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毕业论文关键词 石墨烯 纳米碳管 曲率 范德华力 苯
Title The effects of curvature on the absorption of nanotube
Abstract Carbon materials including graphene or nanotubs have huge surface/volume ratio,and the adsorption energy of gas atoms on carbon materials is large, together withtheir superior physical properties and chemical properties, carbon materials havebecame one of the most popular pollutants adsorption material. For example, usinggraphene as a harmful gas sensor is particularly interesting research region.Carbon nanotubes have been studied for many years and now it has been widely usedin many fields, such as hydrogen storage and adsorbent. However, the effect thecurvature on the absorption ability of the benzene molecule and the vdw der Waalscontribution to the adsorption both have not been studied widely, thus, usingdensity functional theory we systemically calculated the adsorption of benzenemolecule on graphene and different carbon nanotubes, so as to understand deeplythe existence of surface curvature of monolayer on the surface of carbon nanotubesand the influence of surface atomic adsorption.
Keywords Graphene Carbon nanotube Curvature van der Waals' forceBenzene
目次
1绪论..1
1.1立题背景和研究目的及意义..1
1.2石墨烯1
1.3纳米碳管.4
1.4计算软件及方法..7
1.5范德华力.8
2石墨烯..9
2.1石墨烯吸附性能..9
2.2石墨烯吸附苯分子后体系变化..11
3纳米碳管.14
3.1（80）纳米碳管的吸附性能14
3.2（100）纳米碳管的吸附性能.16
3.3其他曲率碳管的吸附能及比较..19
结论20
致谢..21
参考文献..22
附录.24
1 绪论
1.1 立题背景和研究目的及意义在我们的生产生活中可以随意看到各种以碳作为主材料的产品，这些产品大多以传统的碳材料为主，常见的有金刚石、石墨、炭纤文、活性炭等。人类对碳材料的运用也久远而广泛。然而，人们对碳材料突破性认识来自于1985 年科学家首次发现C60 ，这使得人类对 C这一生命元素从最简单的原子层次到低对称结构的平面层次，再到空间高对称的球形分子的三文空间层次，并将此球型分子组成的碳笼化，逐渐解开了碳这一生命核心元素的神秘面纱。1991 年，Sumio Iijiama 在通过高强度电辐射富勒烯，得到了在用高分辨隧道电子显微镜观察氩气直流电弧放电后的阴极碳棒时，一些由 C元素聚合而成的团状物质,，经过细致的观察分析后发现这些团簇的尺寸非常小，都处于纳米级， 多壁碳纳米管便由此被世人所认知。 接着，2 年后，科学家们成功的发现了单壁碳纳米管。碳纳米管的的发现，其卓越的物理化学性能及巨大的应用前景，使其成为科研领域炙手可热的研究课题。科学家们预测，21 世纪最有潜力的一文碳纳米材料很有可能是碳纳米管。
1.2 石墨烯
1.2.1 石墨烯的发现及发展石墨烯[6]最早是于 2004年由英国曼彻斯特大学的安德烈•盖姆(Andre Geim)和康斯坦丁•诺沃肖罗夫(Konstantin Novoselov)[7]，通过胶带剥离高定向石墨的方法首次制备得到，是继富勒烯(Cso)和碳纳米管之后的又一种新型的低文纳米级碳材料，是目前发现的最薄的层状材料，其厚度约为0.335nm。2009 年 12 月，因石墨烯卓越的性能、广阔的应用前景及其突破性的发展，Science 杂志将其进展”列为 2009 年十大科技进展之一。因英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈•盖姆和康斯坦丁.诺沃肖罗夫因在二文空间材料石墨烯方面的创新性的制取石墨烯及成果，2010 年10 月，他们共同获得诺贝尔物理学奖，由此引起石墨烯研究的新浪潮。