ConCm(n=15; m=1,2)团簇的密度泛函理论研究

张蓓; 保安; 陈楚; 张军

doi:10.7498/aps.61.153601

摘要

本文采用基于自旋极化的密度泛函理论系统研究了ConCm (n=15; m=1,2)团簇的几何结构和电子结构特性. 将ConC (n=25)团簇中的一个Co替换为C原子, 个体的基态几何结构发生明显变化; 在ConC2 (n=15)团簇的生长序列中, 发现从n=3开始团簇中的两个C原子有彼此分离分布的趋势, 我们分析, 这是Co金属能够维持单壁碳纳米管(SCNTs)保持开口生长, 成为非常有效的一种催化剂的重要原因. 同时, 将ConC (n=25)团簇中添加一个Co原子后系统的总磁矩出现大幅下降的趋势, 但仍保持奇偶交替的规律. 通过比较中性及带电的ConC以及ConC2 (n=15)团簇的碎裂能, 本工作发现: 由实验获取的SCNTs应均为带正电的体系, 这一结论与已有的实验模型拟合得很好.

关键词:

Abstract

The geometrical and electronic structures of ConCm (n=15, m=1,2) clusters are investigated using spin-polarized DFT calculations. ConC (n=25) and ConC2 (n=14) clusters of their ground-state structures different. From n=3, two C atoms are located apart from each other, we think, it is an important reason for Co catalyze C in to single walled carbon nanotubes effectively. The total magnetic moment of ConC2 (n=25) are lower than those of ConC (n=25) clusters, and they both alternated with odd and even numbers. By comparing the fragmentation energies of neutral and charged ConC and ConC2 (n=15) clusters, we conclude that the single walled carbon nanotubes obtained in experiment is electropositive. This conclusion is in good agreement with that from expersimental model

Keywords:

作者及机构信息

1.
西安交通大学理学院, 西安 710049;

2.
新疆大学物理科学与技术学院, 乌鲁木齐 830046;

3.
内蒙古科技大学理学院, 包头 014010

基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 10864005), 新疆维吾尔自治区高校科研计划(批准号: 050161)和新疆大学2008年院校联合项目(批准号: 07.02.0419)资助的课题.

Authors and contacts

1.
College of Science, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, China;

2.
Department of Physices, Xinjiang University, Urumchi 830046, China;

3.
College of Science, Neimenggu science and technology University, Baotou 014010, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 10864005), the Scientific Research Foundation of the Higher Education Institutions of Xinjiang Province, China (Grant No. 050161), and the Foundation of University and College 2008 China (Grant No. 07.02.0419).

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