手性和尺寸对受限于单壁碳纳米管内的硝基甲烷热解反应的影响

【摘要】：采用组合的量子化学onIOM(B3LYP/6-311++G**:UFF)方法, 研究了不同直径的扶手椅型(CNT(5,5)、CNT(6,6)、CNT(8,8))和锯齿型(CNT(9,0)、CNT(10,0)、CNT(11,0))单壁碳纳米管(CNTs)的限制作用对硝基甲烷分子结构和热解反应的影响. 分子结构分析表明, 与单体硝基甲烷相比, 受限于直径较小的CNT(5,5)和CNT(9,0)碳纳米管内的硝基甲烷构型发生扭转, Cs对称性消失, C—N键长略微缩短; 而受限于CNT(6,6)、CNT(8,8)、CNT(10,0)和CNT(11,0)内的硝基甲烷结构变化不明显. 热解势能面计算发现, 与硝基甲烷单体的热解是一个无过渡态的解离过程明显不同: 硝基甲烷在CNT(5,5)和CNT(9,0)碳纳米管内沿C—N键的解离经历过渡态结构, 所需克服的活化能比单体的解离能分别下降了约71和58 kJ·mol-1; 在CNT(6,6)和CNT(10,0)碳纳米管内, 硝基甲烷的热解活化能略有下降; 而在直径较大的CNT(8,8)和CNT(11,0)碳纳米管内, 热解活化能基本不变. 研究结果表明, 直径小的碳纳米管的限制作用对硝基甲烷热解活化能影响显著, 碳纳米管的手性对硝基甲烷热解反应影响不明显. 【作者单位】： 武汉科技学院纺织新材料绿色加工及其功能化教育部重点实验室;
【关键词】： 碳纳米管 硝基甲烷 热解反应 受限作用 从头算
【基金】：教育部科学技术研究重点项目(209080) 湖北省自然科学基金(2008CDB261)资助~~
【分类号】：O641.1
【正文快照】： 自发现碳纳米管(CNT)以来,与其相关的研究目前已成为物理、化学、生物以及材料科学等领域最活跃的前沿之一.最近,有关碳纳米管在含能材料领域的应用也倍受关注.例如,纳米碳管可降低六硝基六氮杂异伍兹烷的起始分解温度、分解峰温度以及分解活化能[1];对于7-氨基-6-硝基苯并二

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