【摘要】:硼氮原子是碳材料很普遍的掺杂物它们可以引进电子或空穴到碳材料中,因而改变碳材料的电子传输性质前人研究了固定大小硼氮原子掺杂石墨烯的情况,而不同大小石墨烯掺杂的情况还是空缺
本文应用密度泛函理论(DFT)和原子-键电负性均衡理论模型(ABEEMσπ)来研究所选取的纯净石墨烯和摻杂石墨烯构型。(N_1=3N_2=3,13个碳环;N_1=4N_2=3,18个碳环;N_1=6N_2=3,28个碳环;N_1=7N_2=3,33个碳环四种尺寸大小的石墨烯)
统计对比纯净石墨烯和掺杂石墨烯的键長值发现在石墨烯锯齿形边缘掺杂一个硼或氮原子会对石墨烯的掺杂位置处的键长值发生改变。对于氮掺杂的石墨烯在氮原子周围的碳氢键和碳氮键长值比纯净的石墨烯对应位置处的键长值小;对于硼掺杂的石墨烯,在硼原子周围的硼氢键和硼碳键键长值比纯净的石墨烯对应位置处的键长值大
对比纯净石墨烯和石墨烯锯齿形边缘掺杂一个硼和氮原子的最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO),计算纯净石墨烯和掺杂石墨烯各种构型的能隙值可以得到在石墨烯锯齿形边缘掺杂一个硼或氮原子会对其能隙产生影响。相对于纯净的石墨烯不管是石墨烯掺杂一个硼原子或是掺杂一个氮原子的的能隙值都要大,从而改变其电子特性使其由很好的导体性质向半导体性质转变。
利鼡origin绘制纯净石墨烯和掺杂石墨烯的态密度图从图中非常直观的显示了掺杂石墨烯的费米能级处于态密度为零的区域,而且能隙值也大從而得出掺杂一个硼或氮原子石墨烯的导电性要比纯净石墨烯的导电性小。
在掺杂石墨烯中定义了掺杂物的ABEEMσπ标号以HF/STO-3G方法计算的体系电荷为基准,拟合确定了所定义标号的ABEEMσπ电负性和价态硬度参数应用其计算的掺杂石墨烯的电荷分布与从头算计算结果一致,结果显示适鼡于计算此类大分子体系电荷分布
【学位授予单位】:辽宁师范大学
【学位授予年份】:2013
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