陈晋忠，明瑞豪，吴 静，王罗新



碳纳米管CNT(5,5)内环氧乙烷的阴离子聚合机理

陈晋忠，明瑞豪，吴 静，王罗新*

（武汉纺织大学 材料科学与工程学院，湖北 武汉 430073）

采用B3LYP/6-311++G**和ONIOM(B3LYP/6-311++G**:UFF)方法分别对环氧乙烷非受限状态以及在单壁碳纳米管CNT(5,5)内的阴离子聚合反应进行计算。结果表明,环氧乙烷与其亲核试剂（OH-）进攻产物形成的复合物进入CNT(5,5)碳纳米管内是一个放热过程，说明反应复合物进入CNT(5,5)形成包结物在能量上是有利的。由于碳纳米管的限制作用，环氧乙烷阴离子聚合的反应物、过渡态以及产物的结构与非受限状体下有所不同，在碳纳米管内的反应过程中分子构型会发生一定的扭转，以适应碳纳米管内的空间限制。与非受限状相比，环氧乙烷阴离子聚合反应的活化能垒增加了13.2 kcal/mol，表明碳纳米管CNT(5,5)对环氧乙烷阴离子聚合反应起到一定的抑制作用。

碳纳米管；环氧乙烷；受限作用；阴离子聚合

纳米管 (carbon nanotube, CNT) 是1991年被发现的一种具有准一维管状结构的纳米材料[1]，其独特的物理和化学性质以及广泛的应用前景使其成为纳米科技领域的一个研究热点[2~5]。碳纳米管的空腔是真正意义上的微纳米反应器，可以改变处于其内部的分子性质和化学活性。理论计算表明[6,7]，碳纳米管的空腔对SN2反应有重要影响，是抑制还是促进SN2反应与反应物种有关。我们的研究也发现，碳纳米管对一些分子的热解反应亦会产生显著影响，这种影响与碳纳米管的尺寸有关联[8,9]。

有关碳纳米管与高分子的相互作用研究较多，但研究碳纳米管内的聚合反应迄今较少报道。……