碳纳米管纳米粒子分子动力学模拟填充硕士论文

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】 carbon nanotubes; nanoparticle; molecular dynamics simulations; 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。我们分别选了三种不同长度和四种不

2、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

3、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】 Based on the CVFF, COMPASS force field and density functional method, we use molecular dynamics simulations to study the interaction between three types of nanoparticles(NPs) and carbon nanotubes(CNTs), mainly by filling NPs into CNTs

4、to achieve the high-efficiency storage of lithium; at the same time, we study the formation of composite nanowires(CNWs) and some factors that affect the structures of the CNWs. In this paper, we first use lithium NP to fill into single-walled carbon nanotubes(SWCNTs). To s.摘要 5-6 Abstract 6 第一章 绪论

5、9-17 1.1 碳纳米管与金属纳米粒子相关知识简介 9-11 碳纳米管的结构、性质 9-11 金属纳米粒子性质 11 1.2 碳纳米管/金属纳米粒子复合材料研究进展 11-13 1.3 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 17-27 2.1 分子动力学模拟理论 17-19 分子动力学计算机模拟简介 17 分子动力学计算机模拟基本方法 17-19 2.2 力场方法和COMPASS 以及CVFF 力场 19-23 力场方法 19-20 COMPASS 力场 20-22 CVFF 力场 22-23 2.3 密度泛函理论(Density Functional Th

6、eory) 23-25 2.4 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 27-40 3.1 相互作用模型与模拟计算主要技术细节 27-31 相互作用模型 27 分子动力学模拟主要技术设置 27-31 3.2 锂粒子的吸收和释放 31-37 3.3 Li/C 比率 37-38 3.4 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互作用的分子动力学模拟 40-47 4.1 相互作用模型与模拟计算主要技术细节 40-41 相互作用模型 40 模拟计算主要技术细节 40-41 4.2 铜纳米粒子的吸收和扩散 41-43 4.3 不同直径的单壁碳纳米管对复合纳米线的直径的影响 43-44 4.4 通过填充形成的复合纳米线的态密度和能带结构 44-45 4.5 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 47-53 5.1 相互作用模型与模拟计算主要技术细节 47 相互作用模型 47 模拟计算主要技术细节 47 5.2 不同的