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第37卷第5期中南大学学报(自然科学版)Vo1.37NO.5
2006年10月J.CEN1、.SOUTHUNIV.(SCIENCEANDTECHNOLOGY)oct.2006
量子化学从头计算法计算石墨微晶中碳原子的净电荷
张宝一,郭华军,李新海。王志兴,彭文杰
(1.中南大学冶金科学与_1--.程学院,湖南长沙,410083;
2.中南大学校团委,湖南长沙,410083)
摘要:采用从头计算法在RHF/STC~3G水平上对石墨微晶中不同位置碳原子的净电荷进行量化计算;研究碳原
子的净电荷与炭材料的微观结构变化规律;根据石墨的结构与成键特征,将石墨表面的碳原子分为边缘碳原子与
基平面碳原子。研究结果表明:在单碳层及含多层碳的石墨微晶中,不同位置碳原子的净电荷数差别较大;基平
面碳原子的电子云密度较小,均带部分正电荷;部分边缘碳原子的电子云密度较大,净电荷为负。随着平行于碳
层的微晶尺寸L及垂直于碳层的微晶尺寸L的增大,边缘碳原子中电子云密度最大的碳原子所带的负电荷
增加。
关键词:石墨;从头计算法;净电荷;锂离子电池
中图分类号:TM912.9文献标识码:A文章编号:1672—7207(2006)O5一O919一O6
Determinationofnetchargeofcarbonatomsin
graphitecrystallitebyabinitiocalculationmethod
ZHANGBao·,GUOHua—jun,LIXin—hai,WANGZhi—xing,PENGWen—jie
(1.SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,Changsha410083,China;
2.CommitteeofCommunistYouthLeague,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China)
Abstract:Thenetchargeofcarbonatomsingraphitecrystallitewasdeterminedbyabinitiocalcu—
lationemployingRHF/STO一3Gbasis,andtherelationshipbetweennetchargeofcarbonatoms
andstructureofcarbonanodeswasinvestigated.Accordingtothecharacteristicsofbondandthe
structureofgraphitecrysta[[ites,carbonatomsonthesurfaceofthecrysta[[itesweredividedinto
basalplanecarbonatomsandedgecarbonatoms.Theresultsshowthatinthesinglegraphene
layerandgraphitecrystallite,thecarbonatomsatdifferentsitesshowobviousdifferenceinnet
charge.Allthebasalplanecarbonatomsonthesurfaceofcrystallitehavelowerelectrondensity
andshowpositivenetcharge,whilepartoftheedgecarbonatomshavehigherelectrondensity
andshown
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