张 颂, 韩伟超, 吴学科, 黄 意, 梁冬梅,2(. 凯里学院 物理与电子工程学院, 贵州 凯里55600; 2. 山东大学 物理学院, 山东 济南 25000)



铝改性BN纳米管稳定性及储氢性能的第一性原理研究

张 颂1, 韩伟超1, 吴学科1, 黄 意1, 梁冬梅1,2
(1. 凯里学院 物理与电子工程学院, 贵州 凯里556001; 2. 山东大学 物理学院, 山东 济南 250100)

采用基于密度泛函理论的第一性原理对Al原子掺杂BN纳米管的结构稳定性、电子属性以及储氢性能进行比较系统的研究.结果显示:替换N原子后的Al原子突出纳米管表面,破坏BN纳米管的结构对称性,同时降低BN纳米管的带隙宽度,产生绝缘性向半导体性转变的现象.另外,掺杂后的BN纳米管与氢分子间的相互作用为物理吸附,而且氢分子的吸附可进一步提高纳米管的稳定性;当纳米管内、外表面同时吸附氢时结构稳定性最高,且一个Al原子可吸附5个氢分子.

改性BN纳米管; 稳定性; 储氢性能; 第一性原理

人们采用理论和实验的方法预测并合成了BN纳米管(BNNT)[1-2],许多实验和理论工作者在其结构稳定性、机械性质、化学稳定性、导热性能和压电效应等方面做了许多研究.结果显示:BNNT是一种很有潜在应用价值的宽带隙电子绝缘体纳米材料,其带隙宽度约为4.00～6.00 eV[3],同时此纳米材料不仅具有很高的抗氧化能力、很强的柔韧性和压电效应,还具有显著的热导效率特性,且BNNT的耐高温、抗氧化、带隙宽度等均不随管径大小、手性的不同而变化[4-7].因此,人们认为BNNT稳定性很强,是用于设计新型功能纳米材……