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论文编号 201405-374
论文题目 从碳纳米管到碳纳米带:第一性原理计算研究
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Unzipping Carbon Nanotube into Nanoribbon upon Oxidation: A Frist-principles Study

首发时间:2014-05-22

LI Feng 1   

LI Feng(1986-), Male, Doctor, Materials Science

KAN Erjun 1    LU Ruifeng 1    XIAO Chuanyun 1   

XIAO Chuanyun(1963-), Male, professor, Materials Science

DENG Kaiming 1    SU Haibin 2   
  • 1、Department of Applied Physics, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China
  • 2、Division of Materials Science, NanYang Technological University, 50 NanYang Avenue, 639798, Singapore

Abstract:First-principles calculations are performed to investigate the unzipping mechanism of carbon nanotubes (CNTs) into narrow graphene nanoribbons (GNRs) upon oxidation. By treating possible adsorptive structures, we found that oxygen atoms prefer to form epoxy chains on the nanotubes, and direct formation of epoxy pairs is not favorable in energy. Upon further oxidation, epoxy pair tears CNT up from an edge position with an energy barrier of 0.59 eV, and the following steps of unzipping CNT become much easier because of the stress induced by the carbonyl pair. Our results suggest that high-quality narrow GNRs may be produced easier by direct oxidation of CNTs.

keywords: Materials science graphene carbon nanotube carbon nanoribbons first-principles calucations

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从碳纳米管到碳纳米带:第一性原理计算研究

李峰 1   

LI Feng(1986-), Male, Doctor, Materials Science

阚二军 1    陆瑞锋 1    肖传云 1   

XIAO Chuanyun(1963-), Male, professor, Materials Science

邓开明 1    SU Haibin 2   
  • 1、南京理工大学理学院应用物理系,南京,210094
  • 2、南洋理工大学材料科学部,新加坡,639798

摘要:采用第一性原理计算,从理论上提出了一种新型的单层石墨烯片的制备方法:通过氧化还原手段,沿碳纳米管轴向打开管壁,制备得到边缘平整、带宽可控的高质量单层石墨烯片。研究发现,氧原子更倾向于在碳纳米管边缘吸附形成环氧基,而不能直接形成"环氧基对"。进一步氧化中,碳纳米管边缘C-C共价键断开的势垒为0.74 eV。随后,在邻位"羰基对"的应力作用下,碳纳米管上C-C键的断裂势垒大幅度下降了84 %,仅为0.12 eV。该机理有效降低了从碳纳米管到单层石墨烯片的化学反应势垒,有利于实验中获得边缘平整、带宽可控的单层石墨烯片。

关键词: 材料科学与工程 石墨烯 碳纳米管 碳纳米带 第一性原理计算

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LI Feng,KAN Erjun,LU Ruifeng,et al. Unzipping Carbon Nanotube into Nanoribbon upon Oxidation: A Frist-principles Study[EB/OL]. Beijing:Sciencepaper Online[2014-05-22]. http://www.paper.edu.cn/releasepaper/content/201405-374.

No.4595429974142139****

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