本文關(guān)鍵詞： 石墨烯 碳納米管 硼氮修飾 密度泛函理論 電子結(jié)構(gòu) 非線性光學(xué)響應(yīng)　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：由于其卓越的熱學(xué)、機(jī)械、光學(xué)、及電學(xué)性質(zhì),基于石墨烯的碳納米材料一直以來都吸引著實(shí)驗(yàn)和理論工作者的強(qiáng)烈研究興趣。非線性光學(xué)材料在光子學(xué)及光電子學(xué)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值,因此對(duì)具有不同性質(zhì)非線性光學(xué)分子的研究是新型非線性光學(xué)材料設(shè)計(jì)與合成中的重要基礎(chǔ)。考慮到實(shí)驗(yàn)上在縱向撕裂碳納米管制取石墨烯納米帶中所取得的成功,及有機(jī)π共軛體系在非線性光學(xué)領(lǐng)域中所起到的重要作用,本文從量子化學(xué)角度出發(fā),對(duì)有限尺寸石墨烯片卷曲形成碳納米管過程中中間體結(jié)構(gòu)的電子結(jié)構(gòu)及非線性光學(xué)響應(yīng)進(jìn)行了密度泛函理論研究。其中包括從有限尺寸石墨烯片(C72H24)出發(fā),通過不同的卷曲方式分別得到金屬性(3,3)和(6,0)碳納米管的過程,及從有限尺寸石墨烯片(C128H32)出發(fā),分別得到金屬性(4,4)和半導(dǎo)體性(8,0)碳納米管的卷曲過程。研究表明,對(duì)卷曲過程中中間體結(jié)構(gòu)電子態(tài)起決定性作用的因素為有限尺寸石墨烯片中鋸齒狀邊緣所存在的局域邊緣態(tài)。對(duì)中間體結(jié)構(gòu)開口處的氧鈍化可以有效提高體系非線性光學(xué)響應(yīng),但只有對(duì)鋸齒狀開口進(jìn)行氧鈍化,才能從本質(zhì)上改變對(duì)非線性光學(xué)響應(yīng)做主要貢獻(xiàn)的電子躍遷。另外,為了對(duì)卷曲過程有更加全面的認(rèn)識(shí),本文還詳細(xì)討論了不同卷曲過程中前線分子軌道的變化與所形成碳納米管性質(zhì)之間的聯(lián)系、不同卷曲過程中能隙的變化、及有限尺寸石墨烯片基態(tài)電子態(tài)對(duì)尺寸的依賴�？紤]到鋸齒狀邊緣對(duì)卷曲過程中中間體結(jié)構(gòu)電子態(tài)所起到的重要作用,本文對(duì)鋸齒型石墨烯納米帶的鋸齒狀邊緣進(jìn)行了硼氮摻雜,加深對(duì)鋸齒狀邊緣所存在局域邊緣態(tài)的認(rèn)識(shí)。結(jié)果表明,硼氮對(duì)鋸齒型石墨烯納米帶鋸齒狀邊緣的摻雜會(huì)擾亂其電子分布,從而改變其幾何及電子結(jié)構(gòu)。而對(duì)體系非線性光學(xué)響應(yīng)的計(jì)算結(jié)果則指出,硼或氮對(duì)鋸齒型石墨烯納米帶的單獨(dú)摻雜均可使體系非線性光學(xué)響應(yīng)得到提高,但是兩者共同摻雜對(duì)進(jìn)一步提高體系的非線性光學(xué)響應(yīng)是不利的。本文對(duì)縱向撕裂碳納米管制取石墨烯納米帶的實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行了量子化學(xué)研究,從微觀角度找出了決定該過程中中間體結(jié)構(gòu)電子態(tài)的主要因素,闡明了結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上對(duì)該因素進(jìn)一步作了系統(tǒng)的理論分析,并指出了其在非線性光學(xué)研究中的重要作用,為發(fā)展新型基于石墨烯碳納米材料的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與合成提供了理論依據(jù)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O437;TB383.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 傅強(qiáng);包信和;;石墨烯的化學(xué)研究進(jìn)展[J];科學(xué)通報(bào);2009年18期

2 萬勇;馬廷燦;馮瑞華;黃健;潘懿;;石墨烯國(guó)際發(fā)展態(tài)勢(shì)分析[J];科學(xué)觀察;2010年03期

3 李宗紅;;石墨烯——二維碳的奇妙世界[J];寶雞文理學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年04期

4 常艷麗;陳勝;曹傲能;;壓力促進(jìn)氧化石墨烯水熱還原反應(yīng)的機(jī)理[J];上海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年06期

5 李娜;;石墨烯取代硅,前景預(yù)測(cè)被批樂觀[J];科技導(dǎo)報(bào);2011年16期

6 劉霞;;神奇材料石墨烯[J];今日科苑;2011年14期

7 張文毓;全識(shí)俊;;石墨烯應(yīng)用研究進(jìn)展[J];傳感器世界;2011年05期

8 劉霞;;石墨烯:硅的“終結(jié)者”?[J];發(fā)明與創(chuàng)新(綜合科技);2011年09期

9 ;科學(xué)家觀察到石墨烯內(nèi)電子間相互作用[J];黑龍江科技信息;2011年27期

10 于桂亮;黃書騰;;淺析石墨烯的性質(zhì)與應(yīng)用前景[J];科技風(fēng);2011年21期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 成會(huì)明;;石墨烯的制備與應(yīng)用探索[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

2 錢文;郝瑞;侯仰龍;;液相剝離制備高質(zhì)量石墨烯及其功能化[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第04分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

3 張甲;胡平安;王振龍;李樂;;石墨烯制備技術(shù)與應(yīng)用研究的最新進(jìn)展[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第3分冊(cè)）[C];2010年

4 趙東林;白利忠;謝衛(wèi)剛;沈曾民;;石墨烯的制備及其微波吸收性能研究[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第7分冊(cè)）[C];2010年

5 沈志剛;李金芝;易敏;;射流空化方法制備石墨烯研究[A];顆粒學(xué)最新進(jìn)展研討會(huì)——暨第十屆全國(guó)顆粒制備與處理研討會(huì)論文集[C];2011年

6 王冕;錢林茂;;石墨烯的微觀摩擦行為研究[A];2011年全國(guó)青年摩擦學(xué)與表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

7 趙福剛;李維實(shí);;樹枝狀結(jié)構(gòu)功能化石墨烯[A];2011年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2011年

8 吳孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和無機(jī)石墨烯材料:計(jì)算與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第4分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吳迪;彭海琳;劉忠范;;石墨烯光化學(xué)修飾及尺寸效應(yīng)研究[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 姚耀;石墨烯研究取得系列進(jìn)展[N];中國(guó)化工報(bào);2009年

2 劉霞;韓用石墨烯制造出柔性透明觸摸屏[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

3 記者 王艷紅;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新華每日電訊;2010年

4 本報(bào)記者 李好宇 張們捷(實(shí)習(xí)) 特約記者 李季;石墨烯未來應(yīng)用的十大猜想[N];電腦報(bào);2010年

5 證券時(shí)報(bào)記者 向南;石墨烯貴過黃金15倍 生產(chǎn)不易炒作先行[N];證券時(shí)報(bào);2010年

6 本報(bào)特約撰稿 吳康迪;石墨烯 何以結(jié)緣諾貝爾獎(jiǎng)[N];計(jì)算機(jī)世界;2010年

7 記者 謝榮　通訊員 夏永祥 陳海泉 張光杰;石墨烯在泰實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[N];泰州日?qǐng)?bào);2010年

8 本報(bào)記者 紀(jì)愛玲;石墨烯：市場(chǎng)未啟 炒作先行[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2011年

9 周科競(jìng);再說石墨烯的是與非[N];北京商報(bào);2011年

10 王小龍;新型石墨烯材料薄如紙硬如鋼[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 呂敏;雙層石墨烯的電和磁響應(yīng)[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

2 羅大超;化學(xué)修飾石墨烯的分離與評(píng)價(jià)[D];北京化工大學(xué);2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修飾[D];北京化工大學(xué);2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修復(fù)機(jī)理的理論研究[D];吉林大學(xué);2013年

5 盛凱旋;石墨烯組裝體的制備及其電化學(xué)應(yīng)用研究[D];清華大學(xué);2013年

6 姜麗麗;石墨烯及其復(fù)合薄膜在電極材料中的研究[D];西南交通大學(xué);2015年

7 姚成立;多級(jí)結(jié)構(gòu)石墨烯/無機(jī)非金屬?gòu)?fù)合材料的仿生合成及機(jī)理研究[D];安徽大學(xué);2015年

8 伊丁;石墨烯吸附與自旋極化的第一性原理研究[D];山東大學(xué);2015年

9 梁巍;基于石墨烯的氧還原電催化劑的理論計(jì)算研究[D];武漢大學(xué);2014年

10 王義;石墨烯的模板導(dǎo)向制備及在電化學(xué)儲(chǔ)能和腫瘤靶向診療方面的應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 詹曉偉;碳化硅外延石墨烯以及分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

2 王晨;石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)及其對(duì)電化學(xué)性能的影響[D];北京化工大學(xué);2011年

3 苗偉;石墨烯制備及其缺陷研究[D];西北大學(xué);2011年

4 蔡宇凱;一種新型結(jié)構(gòu)的石墨烯納米器件的研究[D];南京郵電大學(xué);2012年

5 金麗玲;功能化石墨烯的酶學(xué)效應(yīng)研究[D];蘇州大學(xué);2012年

6 黃凌燕;石墨烯拉伸性能與尺度效應(yīng)的研究[D];華南理工大學(xué);2012年

7 劉汝盟;石墨烯熱振動(dòng)分析[D];南京航空航天大學(xué);2012年

8 雷軍;碳化硅上石墨烯的制備與表征[D];西安電子科技大學(xué);2012年

9 于金海;石墨烯的非共價(jià)功能化修飾及載藥系統(tǒng)研究[D];青島科技大學(xué);2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制備[D];上海交通大學(xué);2013年

，

本文編號(hào)：1532094