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1、锂、铜和银纳米粒子与碳纳米管的相互作用 【关键词】碳纳米管;纳米粒子;分子动力学模拟;填充;【英文关键词】carbonnanotubes;nanoparticle;moleculardynamicssimulations;filling;【中文摘要】利用基于CVFF力场和COMPASS力场的分子动力学模拟方法以及密度泛函的方法研究了三种纳米粒子与碳纳米管的相互作用,主要通过用纳米粒子填充碳纳米管,实现了锂的高效储存;同时还研究了复合纳米线的形成以及影响复合纳米线结构的因素。本文首先用纳米锂粒子填充单壁碳纳米管。我们分别
2、选了三种不同长度和四种不同直径的单壁碳纳米管,来研究锂的储存效率,Li/C比率被表示为:总的锂原子数/总的碳原子数。它可以被简单的写成LirC6。r的值越大,表明单壁碳纳米管的储锂能力就越强。本文中的Li/C比率可以达到文献中最高比率的两倍,所以可以实现锂的高效储存。通过改变温度,可以实现锂的重复吸收和释放。同时还研究了纳米粒子的初始位置、温度、模拟时间对锂的吸收和释放过程的影响。为了展示锂进入每一种类型的碳纳米管的行为,我们还计算了锂粒子进入这六种类型的单壁碳纳米管的均方位移。其次,本文中研究了铜纳米粒子填充单壁和双壁
3、碳纳米管,同时研究了碳纳米管的类型对填充过程的影响。发现铜纳米粒子在碳纳米管中可以形成一条线,通过用第一性原理密度泛函理论计算了这根线和大块金属铜的态密度和能带结构。这条线和碳纳米管又构成了复合纳米线,我们比...【英文摘要】BasedontheCVFF,COMPASSforcefieldanddensityfunctionalmethod,weusemoleculardynamicssimulationstostudytheinteractionbetweenthreetypesofnanoparticles(NPs)
4、andcarbonnanotubes(CNTs),mainlybyfillingNPsintoCNTstoachievethehigh-efficiencystorageoflithium;atthesametime,westudytheformationofcompositenanowires(CNWs)andsomefactorsthataffectthestructuresoftheCNWs.Inthispaper,wefirstuselithiumNPtofillintosingle-walledcarbonna
5、notubes(SWCNTs).Tos...摘要5-6Abstract6第一章绪论9-171.1碳纳米管与金属纳米粒子相关知识简介9-111.1.1碳纳米管的结构、性质9-111.1.2金属纳米粒子性质111.2碳纳米管/金属纳米粒子复合材料研究进展11-131.3本文的选题背景、主要研究内容、目的和意义13-17第二章基本理论17-272.1分子动力学模拟理论17-192.1.1分子动力学计算机模拟简介172.1.2分子动力学计算机模拟基本方法17-192.2力场方法和COMPASS以及CVFF力场19-232.2.1
6、力场方法19-202.2.2COMPASS力场20-222.2.3CVFF力场22-232.3密度泛函理论(DensityFunctionalTheory)23-252.4能态密度和能带结构25-27第三章锂纳米粒子和单壁碳纳米管相互作用的分子动力学模拟27-403.1相互作用模型与模拟计算主要技术细节27-313.1.1相互作用模型273.1.2分子动力学模拟主要技术设置27-313.2锂粒子的吸收和释放31-373.3Li/C比率37-383.4锂粒子进入不同类型的碳纳米管的行为38-40第四章铜纳米粒子和碳纳米管相
7、互作用的分子动力学模拟40-474.1相互作用模型与模拟计算主要技术细节40-414.1.1相互作用模型404.1.2模拟计算主要技术细节40-414.2铜纳米粒子的吸收和扩散41-434.3不同直径的单壁碳纳米管对复合纳米线的直径的影响43-444.4通过填充形成的复合纳米线的态密度和能带结构44-454.5通过填充形成的复合纳米线的稳定性45-47第五章银纳米粒子和单壁碳纳米管相互作用的分子动力学模拟47-535.1相互作用模型与模拟计算主要技术细节475.1.1相互作用模型475.1.2模拟计算主要技术细节475.
8、2不同的银纳米粒子填充相同的单壁碳纳米管47-495.3五个相同类型的银粒子填充不同直径的单壁碳纳米管49-525.4不同数量的银原子填充单壁碳纳米管52-53第六章总结和展望53-54参考文献
