在过渡金属碳化物纳米粒子上进行SWNT核化的QM/MD模拟
Alister J Page1, Honami Yamane, Yasuhito Ohta
1Fukui Institute for Fundamental Chemistry, Kyoto University, Kyoto 606-8103, Japan.
Journal of the American Chemical Society
|October 22, 2010
概括
从铁和催化剂中单壁碳纳米管 (SWNT) 核化发生在三个阶段. 核化动力学,而不是机制,取决于温度和碳度,有利于SWNT封装.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 计算化学计算化学
背景情况:
- 单壁碳纳米管 (SWNTs) 是具有多种应用的关键纳米材料.
- 了解SWNT核化机制是控制它们合成的关键.
- 铁 (Fe) 和 (Ni) 纳米粒子是SWNT生产的常见催化剂.
研究的目的:
- 研究从Fe-和Ni-碳化物纳米粒子中SWNT核化的机制和动力学.
- 阐明温度和碳度对SWNT核形成的影响.
- 为了比较SWNT核化路径和Fe与Ni催化剂的结果.
主要方法:
- 使用了量子化学分子动力学 (QM/MD) 模拟.
- 该研究的重点是Fe (x) C (y) 和Ni (x) C (y) 纳米粒子前体.
- 温度和碳度等环境因素被系统地改变.
主要成果:
- SWNT核化通过三个阶段进行:碳沉,碳化物中间体形成和sp(2) -碳结构形成.
- 核化机制独立于温度和碳度.
- 核化动力学取决于这些因素,Ni催化剂显示出比Fe催化剂更有利的核化.
- 催化SWNTs封装催化剂,而Fe催化SWNTs形成孤立的盖子.
结论:
- 铁和之间的SWNT核化动力学的差异归因于金属-碳相互作用强度的变化.
- 介质碳化物物种和纳米粒子阶段的稳定性影响核化结果.
- 模拟结果与在Fe和Ni催化剂上SWNT生长的实验观察结果一致.
