C_(2)MIM^(+)在碳纳米管中结构和性质的理论研究

摘要

采用密度泛函理论方法,系统研究了1-乙基-3-甲基咪唑离子([C_(2)MIM]^(+))在三种不同管径的碳纳米管中的稳定结构、相互作用能和分子轨道性质.研究表明,随着碳纳米管管径的增加,[C_(2)MIM]^(+)在碳纳米管内的稳定结构从居中的位置越发靠近碳纳米管的管壁,其与碳纳米管的结合能也从-45.52 kcal/mol降低到-39.45 kcal/mol.通过分析[C_(2)MIM]^(+)在不同尺寸碳纳米管中的分子轨道排布,发现研究体系的HOMO轨道和LUMO轨道主要是局域在碳纳米管上,电子跃迁表现为π→π^(*),表明[C_(2)MIM]^(+)与碳纳米管之间为弱的范德华作用.本研究为理解离子液体与碳纳米管之间的相互作用提供了重要的理论基础.