文獻(xiàn)翻譯-采用不同的過渡金屬裝飾碳納米管的對比調(diào)查

1、 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（文獻(xiàn)翻譯） 第10頁畢業(yè)設(shè)計文獻(xiàn)翻譯院 系 名 稱 工學(xué)院機(jī)械系專 業(yè) 名 稱 材料成型及控制工程2012年03月5日采用不同的過渡金屬裝飾碳納米管的對比調(diào)查摘要：根據(jù)擴(kuò)散動力學(xué)和結(jié)構(gòu)演變用過渡金屬（TM=鎳，銅，金，鉑）原子裝飾碳納米管的研究，蒙特卡羅（MC）進(jìn)行了系統(tǒng)研究模擬TION。研究表明，以舊換新原子可以被封裝內(nèi)聚集，甚至在表面包裹碳納米管，它依賴TM-TM之間的相互作用及TM-C之間的相互作用的自發(fā)的擴(kuò)散過程。對裝飾碳納米管的直徑評級產(chǎn)生很大的影響，TM原子往往被封裝在管內(nèi)的大的碳納米管，而他們更傾向于堆疊小的表面。更有趣的是金和鉑原子環(huán)繞小碳納米管，而鎳和

2、銅原子仍然聚集表面的碳納米管TM的原子數(shù)的增加比鎳和銅對碳納米管具有較好的潤濕效果。1引言由于其非凡的電子特性及內(nèi)在結(jié)構(gòu)，強(qiáng)烈的表面化學(xué)活性和碳納米管高溫的穩(wěn)定性，CNTs已承諾將硅放置在下一代電子設(shè)備，作為封裝材料使用，顯示色散和金屬團(tuán)簇的穩(wěn)定性1-3。這些混合材料在基礎(chǔ)研究和物理，化學(xué)和生物方面應(yīng)用引起了我們的強(qiáng)烈關(guān)注，包括ING納米復(fù)合材料，納米電子學(xué)4-6氫7和鋰存儲8，催化9，傳感器10，納米藥物給藥裝置等11。為了指導(dǎo)材料制造，重要的是要了解裝飾碳納米管的形成機(jī)制與金屬原子的關(guān)系。碳納米管和金屬組成的材料如鎳，銅，金，鉑，鈀，銀等12-15一直是IED的實驗表面成像技術(shù)的手段，如掃

3、描隧道顯微鏡，原子力MI-顯微鏡和透射電子顯微鏡。盡管擁有高度發(fā)達(dá)的實驗技術(shù)，詳細(xì)了解獲得的動態(tài)特性如金屬原子擴(kuò)散和聚集任務(wù)也是很困難的，因為成像技術(shù)只提供時間顯示克里特島在擴(kuò)散過程中的圖像。另一方面，原子論的計算機(jī)模擬在了解物業(yè)的裝飾工藝實用性上扮演著重要角色。近年來，分子動力學(xué)方法模擬結(jié)構(gòu)的應(yīng)用16，封裝固化的納米粒17，碳納米管屈曲行為充滿金屬原子18，19和對碳納米管團(tuán)簇的擴(kuò)散20。用MC方法研究了鎳原子的碳納米管充型過程21。其他方法，如從頭計算方法，同時還介紹了metal-decorated來說明碳納米管是好的候選材料，只有在金屬原子聚集才可以有效的預(yù)防(22)和計算都采用了結(jié)構(gòu)和

4、碳納米管的電磁特性23。許多已經(jīng)完成的DY-NAMIC的CNT支持金屬材料性能理論研究，然而，一些用不同的金屬原子對碳納米管的裝飾效果在相同條件下的研究已有報道，但是仍然需系統(tǒng)的調(diào)查。在這項工作中，MC模擬被應(yīng)用于裝潢影響的調(diào)查時，一定數(shù)量的不同的TM原子在相同條件下的不同融合，對自發(fā)的動力性能擴(kuò)散和原子封裝、聚集和包裹效果進(jìn)行了詳細(xì)的討論。有趣的納米結(jié)構(gòu),通過TM原子的擴(kuò)散產(chǎn)生到碳納米管的直接鏈接。仿真過程提供了在TM和殼聚糖之間比較濕潤效果的一個簡單方法。它有助于設(shè)計一些納米復(fù)合材料和設(shè)備,如優(yōu)化CNT的催化性能。2模型和模擬細(xì)節(jié)該模型基本上可以分為兩部分， TM-TM和TM-C覆蓋和相互

5、作用。Sutton-Chen(S-C)的模型的潛在作用被選為可靠TM的靜態(tài)和動態(tài)性能24-26，它已被應(yīng)用到優(yōu)化結(jié)構(gòu)，使用MC集群的全局最優(yōu)搜索方法27。 TM-C的相互作用是代表的Lennard-Jones（L十）對勢。所有的參數(shù)受雇于這項工作列在24，25。 22，KRAS等人。已經(jīng)表明TM和潛力碳納米管與從頭管直徑全電子計算，但這是為我們的大系統(tǒng)無法負(fù)擔(dān),所以古典潛力仍在這里使用。MC模擬進(jìn)行了正規(guī)系統(tǒng)條件。一個開放式的曲折系列（0）單首先生成碳納米管，其中n的設(shè)置范圍是25到7，對應(yīng)的直徑變化從19.75到5.48，碳納米管的長度為34.08，設(shè)置的TM原子數(shù)為N= 150。在我們的模

6、擬中，碳納米管Z軸和分配CNT的中心設(shè)置為參照系的起源。MC模擬箱44NM10 nm的納米與出周期性邊界條件25和TM原子遷移模型中的自由，而碳納米管是剛性的。在初始TiAl基配置，指定的TM原子數(shù)都跑了，進(jìn)行隨機(jī)分散在箱子和CNT的外面，只有一個CNT和TM的原子的一種存在，每次在框中。MC的步驟是用來代表模擬時間，一個MC第一步是定義為時間，在所有TM原子嘗試遷移，和一個標(biāo)準(zhǔn)的都市方法被通過。選擇模擬溫度從2100 K表300 K是遞減步與100 K免費(fèi)放寬進(jìn)行足夠的時間來得到初步的平衡每個結(jié)構(gòu)，然后退火過程中被添加溫度。仿真結(jié)果如圖1CPK的規(guī)模0.5和圖 3，4，6和7 CPK的規(guī)模1

7、.0。圖1 150 TM原子用相同的長度34.08和不同直徑的碳納米管的end-on擴(kuò)散視圖。從上至下: 分別是鎳、銅、鉑和金, 3結(jié)果與討論 3.1碳納米管的封裝效果良好的封裝中存在更大的碳納米管。圖1顯示的是一個end-on視圖結(jié)構(gòu)的TM原子在不同大小的碳納米管內(nèi)。發(fā)現(xiàn)150鎳或銅原子是完整的密封在每個:形成一納米線、展示同軸圓柱multi-shell碳納米管的結(jié)構(gòu)內(nèi)。效果出現(xiàn)的這些封裝是由于模板CNT的影響18、21。當(dāng)模擬進(jìn)行了鉑和金、不同的擴(kuò)散效果的觀察以上相同大小的碳納米管,如圖1（c）和1（D）。 TM的這兩種原子很難被完全封裝在這些碳納米管一些原子形成管外的小群。結(jié)果如圖1，有

8、一些差異與與以前研究偶合17，19，在這種情況下，鉑或金金屬碳納米管的原子被插入,然后輕松自如的去平衡結(jié)構(gòu), 由于有效限制這很容易被封裝了。目前的情況下，鉑或金原子的遷移是基碳納米管的自由擴(kuò)散。在圖2、徑向原子分布概況(RADPs)顯示的是封裝的效果,正如所料,峰不同層次的意義及其R0是指半徑CNT的(25,0)。圖2原子徑向的情況下分布式型材TM的擴(kuò)散情況,相應(yīng)的結(jié)構(gòu)(25,0)在圖1,R0 = 9.785為了更多的比較分析，這四個不同TM原子之間的擴(kuò)散作用可歸結(jié)為TM-TM和 TM-C之間的競爭互動。據(jù)S-C潛力指數(shù)值模型24，25，過渡金屬鎳，銅，鉑和金可分為兩組：一組是鎳和銅和其他的是

9、鉑和金。在元素周期表中，考慮鎳原子數(shù)（28號），銅（第29號），鉑（78號），和金（第79號），定量分析演示的TM-TM相互作用的強(qiáng)度是鎳鎳銅銅金金和TM-C的強(qiáng)度相互作用TION 鎳-碳銅碳鉑-碳金-碳。這些強(qiáng)度順序的根本原因是不同的裝飾效果。3.2碳納米管上的聚集由于碳納米管的直徑減小，越來越多的商標(biāo)原子形成團(tuán)簇管外。圖3顯示了碳納米管的4種以舊換新原子聚集的趨勢，從左至右在圖的右邊。越來越多的TMatoms DISTRIB尤特在外面形成越來越大的集群，而少以舊換新原子少留在里面的碳納米管。在更大的碳納米管，拉力和集群之間的相互作用碳納米管是占主導(dǎo)地位的TM原子在碳納米管封裝。當(dāng)碳納米管變

10、小，慢慢的TM-TM互動是來主導(dǎo)的，然后支持團(tuán)簇的CNT-AP-梨。完整的聚集的裝飾效果碳納米管奠定了圖4。這些混合材料的金屬團(tuán)簇裝飾碳納米管合成已通過在實驗中1，2的方法很多。仿真結(jié)果表明裸體團(tuán)簇沉積直接到河畔面對碳納米管。納米團(tuán)簇CNT接口是不同的，強(qiáng)大的TM-TMinteraction趨于扁平化底層金屬納米團(tuán)簇。鎳平坦的底層南ocluster僅僅是由于鎳Ni相互作用最強(qiáng)，最弱的金金的相互作用表明curviest的底部層坳團(tuán)簇。為了說明這些影響，直角原子分布型材（AADPs），通過計算所有原子周圍的碳納米管的軸，進(jìn)行了介紹。圖 5，相同的碳納米管RADPs和AADPs所示，鉑或金峰，表明這

11、些RADPs原子更傾向于保持周圍碳納米管緊密，從AADPs，Pt原子有較大的角度分布范圍（15255），特別是Au原子分發(fā)所有角度DIrection對應(yīng)包裹著的效果，這將在下面介紹。所有這些觀察結(jié)果表明，鉑和金有與碳納米管優(yōu)于鎳和銅的潤濕效果。圖3用具有相同的長度34.08和不同直徑的150個金屬原子的擴(kuò)散到碳納米管的典型結(jié)構(gòu)，。從上到下：分別是四個過渡金屬鎳，銅，鉑，金， 圖4小碳納米管金屬原子的聚合結(jié)構(gòu)。從上到下：分別是鎳，銅，鉑，金等金屬， 圖5(a)徑向原子的情況下分布式型材,相應(yīng)的結(jié)構(gòu)(7,0)、在圖4中,R0 = 2.74。(b)介紹構(gòu)(7,0)、在圖4中圖6分別為不同數(shù)量的鉑和金

12、原子包裝(8, 0)碳納米管周圍的結(jié)構(gòu)3.3包裹周圍碳納米管當(dāng)金原子數(shù)（n =150）EM-ployed來裝飾較小的碳納米管（8，0）和（7,0），有趣的包裹效果觀察在圖4和6所示。 金原子組成的金屬環(huán)圍繞在碳納米管的表面。這種模擬是一致的透射電鏡13圖像。對于150鉑原子，包裝效果沒有出現(xiàn)的CNT（8，0），因為鉑鉑除行動是稍微比金金的相互作用20。當(dāng)更多的金屬原子，如n =200和N= 300，補(bǔ)充說，鉑納米簇環(huán)繞的碳納米管（8，0）展出的圖。 Au原子6（a）和模擬結(jié)果用相同的號碼顯示在圖6（B）。然而，包裝的影響并沒有出現(xiàn)更多的鎳或銅原子時，如n =300圖7，;他們?nèi)匀恍纬傻奶技{米管

13、（8，0）和（7，0）。這樣的結(jié)果進(jìn)一步闡明了鎳鎳的相互作用和銅銅的相互作用比鉑鉑的相互作用或凹金強(qiáng)相互作用更強(qiáng)。同時，它也闡明，鉑和金碳納米管比鎳和銅的較好的潤濕，這是有利于能夠用于制造碳納米管場效應(yīng)晶體管28，29。對應(yīng)的RADPs和AADPs圖6，7，8，鉑和金原子更好地顯示了各個角度的分布，這說明包裹效果與CNT的潤濕效果。圖7 300鎳和銅原子對CNT（8，0）和（7，0）形成團(tuán)簇的快照 圖8(a)原子徑向分布的情況TM原子擴(kuò)散到碳納米管的情況，對應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖（8，0）。 6和7 R0= 3.13。 (b)原子直角分布新情況TM原子下擴(kuò)散到碳納米管的情況，對應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖（8，0）。 6和

14、74結(jié)論總之，我們已經(jīng)提出了MC模擬結(jié)果為一定數(shù)量TM原子在相同條件下自由地擴(kuò)散到不同的碳納米管內(nèi)，我們認(rèn)為碳納米管支持不同直徑的端口。隨著直徑的減小,TM原子被觀測到封裝在納米管、并包裹著納米管。TM原子被封裝在方的碳納米管，匯總的碳納米管包裹周圍的碳納米管。不同的TM-TM作用強(qiáng)度和TM-C對CNT裝飾效果扮演重要角色。我們的模擬結(jié)果表明，鉑和金具有比鎳和銅的潤濕效果更好。目前的模擬結(jié)果提供了觀察納米復(fù)合材料具體規(guī)定,和為碳納米管挑選更好TM的一個簡單的方法，這是非常重要的方面。致謝 本工作得到了國家自然科學(xué)基金（批準(zhǔn)號：60725413和10674023），973計劃項目（批準(zhǔn)號：200

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