手性和尺寸對(duì)受限于單壁碳納米管內(nèi)的硝基甲烷熱解反應(yīng)的影響

【摘要】：采用組合的量子化學(xué)onIOM(B3LYP/6-311++G**:UFF)方法, 研究了不同直徑的扶手椅型(CNT(5,5)、CNT(6,6)、CNT(8,8))和鋸齒型(CNT(9,0)、CNT(10,0)、CNT(11,0))單壁碳納米管(CNTs)的限制作用對(duì)硝基甲烷分子結(jié)構(gòu)和熱解反應(yīng)的影響. 分子結(jié)構(gòu)分析表明, 與單體硝基甲烷相比, 受限于直徑較小的CNT(5,5)和CNT(9,0)碳納米管內(nèi)的硝基甲烷構(gòu)型發(fā)生扭轉(zhuǎn), Cs對(duì)稱性消失, C—N鍵長(zhǎng)略微縮短; 而受限于CNT(6,6)、CNT(8,8)、CNT(10,0)和CNT(11,0)內(nèi)的硝基甲烷結(jié)構(gòu)變化不明顯. 熱解勢(shì)能面計(jì)算發(fā)現(xiàn), 與硝基甲烷單體的熱解是一個(gè)無(wú)過渡態(tài)的解離過程明顯不同: 硝基甲烷在CNT(5,5)和CNT(9,0)碳納米管內(nèi)沿C—N鍵的解離經(jīng)歷過渡態(tài)結(jié)構(gòu), 所需克服的活化能比單體的解離能分別下降了約71和58 kJ·mol-1; 在CNT(6,6)和CNT(10,0)碳納米管內(nèi), 硝基甲烷的熱解活化能略有下降; 而在直徑較大的CNT(8,8)和CNT(11,0)碳納米管內(nèi), 熱解活化能基本不變. 研究結(jié)果表明, 直徑小的碳納米管的限制作用對(duì)硝基甲烷熱解活化能影響顯著, 碳納米管的手性對(duì)硝基甲烷熱解反應(yīng)影響不明顯. 【作者單位】： 武漢科技學(xué)院紡織新材料綠色加工及其功能化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【關(guān)鍵詞】： 碳納米管 硝基甲烷 熱解反應(yīng) 受限作用 從頭算
【基金】：教育部科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目(209080) 湖北省自然科學(xué)基金(2008CDB261)資助~~
【分類號(hào)】：O641.1
【正文快照】： 自發(fā)現(xiàn)碳納米管(CNT)以來,與其相關(guān)的研究目前已成為物理、化學(xué)、生物以及材料科學(xué)等領(lǐng)域最活躍的前沿之一.最近,有關(guān)碳納米管在含能材料領(lǐng)域的應(yīng)用也倍受關(guān)注.例如,納米碳管可降低六硝基六氮雜異伍茲烷的起始分解溫度、分解峰溫度以及分解活化能[1];對(duì)于7-氨基-6-硝基苯并二

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