由锐钛矿(101)片卷曲成单壁纳米管的紧束缚密度泛函理论研究

刘昊 林梦海 谭凯

引用本文: 刘昊, 林梦海, 谭凯. 由锐钛矿(101)片卷曲成单壁纳米管的紧束缚密度泛函理论研究[J]. 物理化学学报, 2012, 28(08): 1843-1848. doi: 10.3866/PKU.WHXB201205291 shu
Citation:  LIU Hao, LIN Meng-Hai, TAN Kai. A Tight-Binding Density Functional Theory Study on Single-Walled Nanotubes from Anatase TiO2 (101) Sheets[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2012, 28(08): 1843-1848. doi: 10.3866/PKU.WHXB201205291 shu

由锐钛矿(101)片卷曲成单壁纳米管的紧束缚密度泛函理论研究

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(20873107) (20873107)

    国家重点基础研究发展规划项目(973) (2011CB808504)资助 (973) (2011CB808504)

摘要:

通过卷曲二维锐钛矿(101)周期性单层片(sheets)构造了一系列不同手性((n,0), (0,m), (n,m))的一维单壁TiO2纳米管. 用周期性紧束缚密度泛函理论(DFTB)方法计算并比较了不同管径和手性的TiO2纳米管在几何结构、电子性质等方面的差别. 结果表明: 除了(6,0)管, 其余纳米管随着管径的增大, 应变能和能隙减小. 而在管径相同的情况下, 不同手性的(n,m)纳米管的应变能随着n/m的增加呈现先增大后减小的趋势, 能隙变化不大.

English

    1. [1]

      (1) Fujishima, A.; Honda, K. Nature 1972, 238, 37. doi: 10.1038/238037a0

      (1) Fujishima, A.; Honda, K. Nature 1972, 238, 37. doi: 10.1038/238037a0

    2. [2]

      (2) Adachi, M.; Murata, Y.; Okada, I.; Yoshikawa, S.J. Electrochem. Soc. 2003, 150, G488.(2) Adachi, M.; Murata, Y.; Okada, I.; Yoshikawa, S.J. Electrochem. Soc. 2003, 150, G488.

    3. [3]

      (3) Anpo, M.; Takeuchi, M. J. Catal. 2003, 216, 505. doi: 10.1016/S0021-9517(02)00104-5(3) Anpo, M.; Takeuchi, M. J. Catal. 2003, 216, 505. doi: 10.1016/S0021-9517(02)00104-5

    4. [4]

      (4) Grimes, C. A.; Ong, K. G.; Varghese, O. K.; Yang, X. P.; Mor,G.; Paulose, M.; Dickey, E. C.; Ruan, C. M.; Pishko, M. V.;Kendig, J.W.; Mason, A. J. Sensors 2003, 3, 69. doi: 10.3390/s30300069(4) Grimes, C. A.; Ong, K. G.; Varghese, O. K.; Yang, X. P.; Mor,G.; Paulose, M.; Dickey, E. C.; Ruan, C. M.; Pishko, M. V.;Kendig, J.W.; Mason, A. J. Sensors 2003, 3, 69. doi: 10.3390/s30300069

    5. [5]

      (5) Imai, H.; Matsuta, M.; Shimizu, K.; Hirashima, H.; Negishi, N.Solid State Ionics 2002, 151, 183. doi: 10.1016/S0167-2738(02)00708-7(5) Imai, H.; Matsuta, M.; Shimizu, K.; Hirashima, H.; Negishi, N.Solid State Ionics 2002, 151, 183. doi: 10.1016/S0167-2738(02)00708-7

    6. [6]

      (6) Kasuga, T.; Hiramatsu, M.; Hoson, A.; Sekino, T.; Niihara, K.Adv. Mater. 1999, 11, 1307. doi: 10.1002/(SICI)1521-4095(199910)11:15<1307:AID-ADMA1307>3.0.CO;2-H(6) Kasuga, T.; Hiramatsu, M.; Hoson, A.; Sekino, T.; Niihara, K.Adv. Mater. 1999, 11, 1307. doi: 10.1002/(SICI)1521-4095(199910)11:15<1307:AID-ADMA1307>3.0.CO;2-H

    7. [7]

      (7) Michailowski, A.; AlMawlawi, D.; Cheng, G. S.; Moskovits, M.Chem. Phys. Lett. 2001, 349, 1. doi: 10.1016/S0009-2614(01)01159-9(7) Michailowski, A.; AlMawlawi, D.; Cheng, G. S.; Moskovits, M.Chem. Phys. Lett. 2001, 349, 1. doi: 10.1016/S0009-2614(01)01159-9

    8. [8]

      (8) Mor, G. K.; Carvalho, M. A.; Varghese, O. K.; Pishko, M. V.;Grimes, C. A. J. Mater. Res. 2004, 19, 628. doi: 10.1557/jmr.2004.19.2.628(8) Mor, G. K.; Carvalho, M. A.; Varghese, O. K.; Pishko, M. V.;Grimes, C. A. J. Mater. Res. 2004, 19, 628. doi: 10.1557/jmr.2004.19.2.628

    9. [9]

      (9) Mor, G. K.; Shankar, K.; Paulose, M.; Varghese, O. K.; Grimes,C. A. Nano Lett. 2006, 6, 215. doi: 10.1021/nl052099j(9) Mor, G. K.; Shankar, K.; Paulose, M.; Varghese, O. K.; Grimes,C. A. Nano Lett. 2006, 6, 215. doi: 10.1021/nl052099j

    10. [10]

      (10) Varghese, O. K.; ng, D.W.; Paulose, M.; Ong, K. G.; Grimes,C. A. Sens. Actuators B 2003, 93, 338. doi: 10.1016/S0925-4005(03)00222-3(10) Varghese, O. K.; ng, D.W.; Paulose, M.; Ong, K. G.; Grimes,C. A. Sens. Actuators B 2003, 93, 338. doi: 10.1016/S0925-4005(03)00222-3

    11. [11]

      (11) Zhou, Y. K.; Cao, L.; Zhang, F. B.; He, B. L.; Li, H. L.J. Electrochem. Soc. 2003, 150, A1246.(11) Zhou, Y. K.; Cao, L.; Zhang, F. B.; He, B. L.; Li, H. L.J. Electrochem. Soc. 2003, 150, A1246.

    12. [12]

      (12) Hu, Y. F.; Jiang, G.; Meng, D. Q.; Kong, F. J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26, 1664. [胡燕飞, 蒋刚, 蒙大桥, 孔凡杰. 物理化学学报, 2010, 26, 1664.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20100607(12) Hu, Y. F.; Jiang, G.; Meng, D. Q.; Kong, F. J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26, 1664. [胡燕飞, 蒋刚, 蒙大桥, 孔凡杰. 物理化学学报, 2010, 26, 1664.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20100607

    13. [13]

      (13) Xu, L.; Tang, C. Q.; Huang, Z. B. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010,26, 1401. [徐凌, 唐超群, 黄宗斌. 物理化学学报, 2010,26, 1401.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20100526(13) Xu, L.; Tang, C. Q.; Huang, Z. B. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010,26, 1401. [徐凌, 唐超群, 黄宗斌. 物理化学学报, 2010,26, 1401.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20100526

    14. [14]

      (14) ng, J. J.; Lai, Y. K.; Lin, C. J. Electrochim Acta 2010, 55,4776. doi: 10.1016/j.electacta.2010.03.055(14) ng, J. J.; Lai, Y. K.; Lin, C. J. Electrochim Acta 2010, 55,4776. doi: 10.1016/j.electacta.2010.03.055

    15. [15]

      (15) Kasuga, T.; Hiramatsu, M.; Hoson, A.; Sekino, T.; Niihara, K.Langmuir 1998, 14, 3160. doi: 10.1021/la9713816(15) Kasuga, T.; Hiramatsu, M.; Hoson, A.; Sekino, T.; Niihara, K.Langmuir 1998, 14, 3160. doi: 10.1021/la9713816

    16. [16]

      (16) Lai, Y. K.; Sun, L.; Zuo, J.; Lin, C. J. Acta Phys. -Chim. Sin.2004, 20, 1063. [赖跃坤, 孙岚, 左娟, 林昌健. 物理化学学报, 2004, 20, 1063.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20040901(16) Lai, Y. K.; Sun, L.; Zuo, J.; Lin, C. J. Acta Phys. -Chim. Sin.2004, 20, 1063. [赖跃坤, 孙岚, 左娟, 林昌健. 物理化学学报, 2004, 20, 1063.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20040901

    17. [17]

      (17) Li, D.; Chen, H. C.; Li, J. H.; Zhou, B. X.; Cai,W. M. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 2153. [李迪, 陈红冲, 李金花,周保学, 蔡伟民. 物理化学学报, 2011, 27, 2153.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110910(17) Li, D.; Chen, H. C.; Li, J. H.; Zhou, B. X.; Cai,W. M. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 2153. [李迪, 陈红冲, 李金花,周保学, 蔡伟民. 物理化学学报, 2011, 27, 2153.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110910

    18. [18]

      (18) Li, J.; Yun, H.; Lin, C. J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2007, 23, 1886.[李静, 云虹, 林昌健. 物理化学学报, 2007, 23, 1886.]doi: 10.3866/PKU.WHXB20071211(18) Li, J.; Yun, H.; Lin, C. J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2007, 23, 1886.[李静, 云虹, 林昌健. 物理化学学报, 2007, 23, 1886.]doi: 10.3866/PKU.WHXB20071211

    19. [19]

      (19) Hoyer, P. Langmuir 1996, 12, 1411. doi: 10.1021/la9507803(19) Hoyer, P. Langmuir 1996, 12, 1411. doi: 10.1021/la9507803

    20. [20]

      (20) He, T.; Zhao, M.W.; Zhang, X. J.; Zhang, H. Y.;Wang, Z. H.;Xi, Z. X.; Liu, X. D.; Yan, S. S.; Xia, Y. Y.; Mei, L. M. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 13610. doi: 10.1021/jp9032244(20) He, T.; Zhao, M.W.; Zhang, X. J.; Zhang, H. Y.;Wang, Z. H.;Xi, Z. X.; Liu, X. D.; Yan, S. S.; Xia, Y. Y.; Mei, L. M. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 13610. doi: 10.1021/jp9032244

    21. [21]

      (21) Meng, Q. Q.;Wang, J. G.; Xie, Q.; Li, X. N. J. Phys. Chem. C2010, 114, 9251. doi: 10.1021/jp100389f(21) Meng, Q. Q.;Wang, J. G.; Xie, Q.; Li, X. N. J. Phys. Chem. C2010, 114, 9251. doi: 10.1021/jp100389f

    22. [22]

      (22) Ivanovskaya, V. V.; Enyashin, A. N.; Ivanovskii, A. L.Mendeleev Commun. 2003, 5.(22) Ivanovskaya, V. V.; Enyashin, A. N.; Ivanovskii, A. L.Mendeleev Commun. 2003, 5.

    23. [23]

      (23) Enyashin, A. N.; Seifert, G. Phys. Status Solidi B 2005, 242,1361. doi: 10.1002/pssb.200540026(23) Enyashin, A. N.; Seifert, G. Phys. Status Solidi B 2005, 242,1361. doi: 10.1002/pssb.200540026

    24. [24]

      (24) Wang, J. G.;Wang, J.; Ma, L.; Zhao, J. J.;Wang, B. L.;Wang,G. H. Physica E 2009, 41, 838. doi: 10.1016/j.physe.2008.12.018(24) Wang, J. G.;Wang, J.; Ma, L.; Zhao, J. J.;Wang, B. L.;Wang,G. H. Physica E 2009, 41, 838. doi: 10.1016/j.physe.2008.12.018

    25. [25]

      (25) Liu, Z. J.; Zhang, Q.; Qin, L. C. Solid State Commun. 2007,141, 168. doi: 10.1016/j.ssc.2006.09.055(25) Liu, Z. J.; Zhang, Q.; Qin, L. C. Solid State Commun. 2007,141, 168. doi: 10.1016/j.ssc.2006.09.055

    26. [26]

      (26) Bandura, A. V.; Evarestov, R. A. Surf. Sci. 2009, 603, L117.(26) Bandura, A. V.; Evarestov, R. A. Surf. Sci. 2009, 603, L117.

    27. [27]

      (27) Hossain, F. M.; Evteev, A. V.; Belova, I. V.; Nowotny, J.; Murch,G. E. Comput. Mater. Sci. 2010, 48, 854. doi: 10.1016/j.commatsci.2010.04.007(27) Hossain, F. M.; Evteev, A. V.; Belova, I. V.; Nowotny, J.; Murch,G. E. Comput. Mater. Sci. 2010, 48, 854. doi: 10.1016/j.commatsci.2010.04.007

    28. [28]

      (28) Evarestov, R. A.; Zhukovskii, Y. F.; Bandura, A. V.; Piskunov, S.J. Phys. Chem. C 2010, 114, 21061. doi: 10.1021/jp106929f(28) Evarestov, R. A.; Zhukovskii, Y. F.; Bandura, A. V.; Piskunov, S.J. Phys. Chem. C 2010, 114, 21061. doi: 10.1021/jp106929f

    29. [29]

      (29) Evarestov, R. A.; Zhukovskii, Y. F.; Bandura, A. V.; Piskunov,S.; Losev, M. V. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 14067. doi: 10.1021/jp2027737(29) Evarestov, R. A.; Zhukovskii, Y. F.; Bandura, A. V.; Piskunov,S.; Losev, M. V. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 14067. doi: 10.1021/jp2027737

    30. [30]

      (30) Evarestov, R. A.; Zhukovskii, Y. F.; Bandura, A. V.; Piskunov, S.Cent. Eur. J. Phys. 2011, 9, 492. doi: 10.2478/s11534-010-0095-8(30) Evarestov, R. A.; Zhukovskii, Y. F.; Bandura, A. V.; Piskunov, S.Cent. Eur. J. Phys. 2011, 9, 492. doi: 10.2478/s11534-010-0095-8

    31. [31]

      (31) Ferrari, A. M.; Szieberth, D.; Noel, Y. J. Mater. Chem. 2011, 21,4568. doi: 10.1039/c0jm03257c(31) Ferrari, A. M.; Szieberth, D.; Noel, Y. J. Mater. Chem. 2011, 21,4568. doi: 10.1039/c0jm03257c

    32. [32]

      (32) Zheng, G.;Witek, H. A.; Bobadova-Parvanova, P.; Irle, S.;Musaev, D. G.; Prabhakar, R.; Morokuma, K.; Lundberg, M.;Elstner, M.; Köhler, C.; Frauenheim, T. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 1349. doi: 10.1021/ct600312f(32) Zheng, G.;Witek, H. A.; Bobadova-Parvanova, P.; Irle, S.;Musaev, D. G.; Prabhakar, R.; Morokuma, K.; Lundberg, M.;Elstner, M.; Köhler, C.; Frauenheim, T. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 1349. doi: 10.1021/ct600312f

    33. [33]

      (33) Burdett, J. K.; Hughbanks, T.; Miller, G. J.; Richardson, J.W.;Smith, J. V. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 3639. doi: 10.1021/ja00246a021

      (33) Burdett, J. K.; Hughbanks, T.; Miller, G. J.; Richardson, J.W.;Smith, J. V. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 3639. doi: 10.1021/ja00246a021

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  741
  • 文章访问数:  2867
  • HTML全文浏览量:  81
文章相关
  • 发布日期:  2012-07-10
  • 收稿日期:  2012-03-13
  • 网络出版日期:  2012-05-29
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章