氢气分子与碳纳米管缺陷相互作用的量子化学计算

摘要

采用分子力学和量子化学计算了氢气分子与椅式(5,5)、(6,6)和齿式(10,0)碳纳米管上两类缺陷的相互作用引起的能量和微观参数的变化.碳纳米管的原子平均能量可以反映碳纳米管张力大小和共轭表面扭曲程度.在各类缺陷中,通过分析计算得到的吸附能和键能、键级、净电荷等微观参数,发现氢气分子经由去掉一个碳原子所形成且位于碳纳米管中部的缺陷进入管内的趋势最大;与此类缺陷的相互作用主要表现在与氢气分子几何距离最接近的3个碳原子上,通过它们对整个缺陷的微观性质发生影响,缺陷对称性有所降低,并且明显地富集了较多的负电荷,使净电荷的分布更为不均匀.