摘要4-6
Abstract6-11
CONTENTS11-14
图表目录14-18
主要符号表18-19
1 绪论19-43
1.1 低维碳纳米结构19-27
1.1.1. 碳纳米管的结构21-24
1.1.2. 石墨烯的结构24-25
1.1.3. 碳纳米材料的几种拓扑缺陷25-27
1.2 碳纳米管化学27-33
1.2.1. 碳纳米管的共价功能化修饰27-32
1.2.2. 碳纳米管的非共价功能化修饰32-33
1.3 单壁碳纳米管共价功能化模拟探讨33-39
1.3.1. 碳纳米管壁功能化反应的分类模拟探讨34-37
1.3.2. 碳纳米管壁自由基加成反应的模拟探讨37-38
1.3.3. 缺陷碳纳米管壁功能化反应的模拟探讨38-39
1.3.4. 掺杂碳纳米管壁功能化反应的模拟探讨39
1.4 石墨烯的功能化改性39-41
1.4.1. 石墨烯的共价功能化修饰39-40
1.4.2. 石墨烯的非共价功能化修饰40-41
1.5 石墨烯功能化模拟探讨41
1.6 论文选题思路和主要内容41-43
2 论述基础和计算策略43-54
2.1 前言43
2.2 第一性原理模拟43-47
2.2.1 以头算策略44-45
2.2.2 第一性原理策略45-47
2.3 密度泛函论述47-51
2.3.1 Thomas-Fermi模型47-48
2.3.2 Hohenberg-Kohn定理48-49
2.3.3 Kohn-Sham方程49
2.3.4 系统的基态能量、总能量和结合能49-50
2.3.5 交换关联函数50-51
2.4 密度泛函论述的数值计算策略与软件包51-54
2.4.1 基组:以量子化学到固体能带论述52
2.4.2 Material Studio计算软件包52-54
3 金属与半导体型单壁碳纳米管壁共价功能化反应的规律54-69
3.1 前言54-55
3.2 功能化反应系统的选择55-57
3.3 计算策略和基本设置57-58
3.4 椅型SWNT(6,6)管壁共价功能化的反应性58-63
3.4.1 SWNT管有限长模型的CC键长58-59
3.4.2 SWNT(6,6)不同功能化位点的选择性59-61
3.4.3 SWNTs、2M-SWNT复合系统的电子性质对功能化反应规律的剖析61-63
3.5 齿型SWNT(10,0)管壁共价功能化的反应性63-66
3.6 不同类型单壁碳纳米管的共价功能化反应性66-68
3.7 本章小节68-69
4. 拓扑缺陷单壁碳纳米管壁共价功能化反应的规律69-96
4.1 前言69
4.2 碳纳米管壁缺陷结构的类型69-70
4.3 单壁碳纳米管壁Stone-Wales缺陷的方向性70-71
4.4 Stone-Wales缺陷椅型SWNT(6,6)的管壁反应性71-82
4.4.1 计算策略与SW缺陷SWNT(6,6)管壁功能化位点的选择71-74
4.4.2 A型Stone-Wales缺陷SWNT(6,6)的管壁反应性74-78
4.4.3 C型Stone-Wales缺陷SWNT(6,6)的管壁反应性78-80
4.4.4 C型Stone-Wales缺陷SWNT(6,6)(C_(168)H_(24))的管壁反应性80-82
4.5 Stone-Wales缺陷齿型SWNT(10,0)的管壁反应性82-89
4.5.1 A型Stone-Wales缺陷SWNT(10,0)的管壁反应性82-85
4.5.2 C型Stone-Wales缺陷SWNT(10,0)的管壁反应性85-89
4.6 完美与SW缺陷SWNTs的管壁共价反应性比较89-91
4.7 空位缺陷单壁碳纳米管的氟双官能团功能化反应性91-95
4.7.1 3DB空位缺陷单壁碳纳米管的管壁反应性91-93
4.7.2 5-1DB空位缺陷单壁碳纳米管的管壁反应性93-95
4.8 本章小节95-96
5 石墨烯的芳香π-π堆叠非共价作用96-109
5.1 前言96-97
5.2 非共价相互作用97-98
5.2.1 氢键作用97-98
5.2.2 范德华相互作用98
5.3 探讨内容与计算策略98-99
5.4 石墨烯与芳香杂环化合物的非共价相互作用99-107
5.4.1 分子间距离对系统总能的影响99-101
5.4.2 平衡几何结构与吸附能101-105
5.4.3 芳香杂环化合物的极性与分子尺寸效应105-106
5.4.4 石墨烯吸附剂的缺陷效应106-107
5.5 本章小节107-109
6 结论与展望109-111
革新点摘要111-112