王继芬，谢华清，辛 忠

（1. 上海第二工业大学城市建设与环境工程学院，上海 201209；2. 华东理工大学化学工程国家重点实验室，上海 200237）

直径对单壁碳纳米管热力学性质影响的理论研究

王继芬1，谢华清1，辛 忠2

（1. 上海第二工业大学城市建设与环境工程学院，上海 201209；2. 华东理工大学化学工程国家重点实验室，上海 200237）

采用MedeA软件包优化了一系列不同直径的碳纳米管的结构，并计算了相关声子谱和声子态密度，进一步计算了碳纳米管的热力学性质。结果表明碳纳米管的直径和温度对其热力学性质有影响。碳纳米管的直径越大，其生成能和总能量就越低，即稳定性越好。在低温时，直径对碳纳米管的热力学性质的影响较小；高温时，碳纳米管的热力学性质Cv(T )、S0(T )、–A(T )及Evib(T )随直径增大呈现升高趋势，而E(T )和G(T )则随碳纳米管的直径增大呈现降低趋势。

碳纳米管；直径；热力学性质；理论研究

0 引言

碳纳米管（CNTs）被发现以来，因其独特的空间结构及其原子间强共价键等特点决定了它们有着不同于一般材料的许多优异而独特的物理、化学和机械性质，从而引起了人们的兴趣[1-4]。CNTs可分为单壁CNTs和多壁CNTs。单壁CNTs可以认为是由一层石墨卷曲而形成的中空圆柱状分子，具有较好的对称性和单一性。CNTs的生产由开始采用的石墨—电弧法，后来发展到具有较大产量的化学气相沉积法（CVD）等，实验室的产量也由最初的毫克级发展到公斤级[5-7]。依靠现代先进的显微技术和微操纵仪器，人们在关于碳纳米管表现出来的导电性、导热性及优秀的力学性能等实验研究已经取得了很大的进展[3,4,8,9]。……