| 引文格式 |
| Xuan Chen, Haiming Duan, Biaobin Cao, The evolution mechanism of Mo catalyst at the initial stage of catalytic growth of single-walled carbon nanotubes. Carbon 2023, 211, 118106. |
| 题目 |
| 单壁碳纳米管催化生长初期Mo催化颗粒的演化机制 |
| Title |
| The evolution mechanism of Mo catalyst at the initial stage of catalytic growth of single-walled carbon nanotubes |
| 专家照片 
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| 座右铭 |
| 业精于勤荒于嬉，行成于思毁于随 |
| 个人简介 |
| 段海明，新疆大学物理科学与技术学院党委书记，教授，博士研究生导师，“新疆固态物理与器件”自治区重点实验室主任、新疆大学“物理学”一级学科博士点负责人、新疆大学物理学博士后科研流动站站长。现任教育部高等学校物理学类专业教学指导委员会委员、教育部高等学校物理学类专业教学指导委员会西北地区工作委员会副主任委员、中国物理学会第十三届物理教学委员会委员、兰州理论物理中心执行委员会委员、新疆物理学会副理事长。2005年至2006年赴瑞典哥德堡大学物理系访问。主持5项国家自然科学基金项目，在Nano Lett.、Small、J. Mater. Chem. A、Carbon、Chem. Eng. J.、Appl. Surf. Sci.、Phys. Rev. B、Phys. Chem. Chem. Phys.、物理学报等国内外重要学术刊物上发表论文160余篇，SCI收录131篇（第一作者或通讯作者81篇），其中，JCR 一区论文 26 篇、影响因子大于10的论文7篇，论文总被引用超过 1470 次，单篇论文最高被引用超过 200 次，h因子19。研究成果获自治区科技进步奖、自治区自然科学优秀学术论文奖、自治区优秀硕士学位论文指导教师等奖励。 |
| 研究领域 |
| 计算凝聚态物理及计算材料科学。 |
| 研究背景/选题意义/研究价值 |
催化生长单一手性单壁碳纳米管(Single-walled Carbon Nanotubes, SWCNTs)的最关键因素为制备均一尺寸的固相催化剂纳米颗粒（Nanoparticles, NPs）。虽然实验上可通过尺寸筛选的手段得到理想的固相催化剂，但将其通过反应室后，在催化生长SWCNTs的初始阶段，固相NPs的演变机理依旧不清晰。
Mo NPs是催化生长具有较纯手性SWCNTs的优质固相催化剂之一。本工作研究表明，在催化生长SWCNTs的初期，尽管反应温度远低于NPs的熔点，但受到NPs的弹性应变能可被C原子释放的影响，MoC NPs可在固相和半液相之间发生非融化转变。且NPs处于半液相的寿命可通过改变实验参数以调节C原子的沉积速率而被控制。该研究为实验上制备单一手性SWCNTs提供了启示性意见。 |
| 主要研究内容 |
（1）通过结合Gupta及Mo-C相互作用势，研究了C浓度对Mo NPs结构的影响。
（2）依据原子间半径的差异，验证了NPs中弹性应变能可被C原子所释放的事实。
（3）依据过渡态理论，构造NPs发生结构转变的剧烈程度，C原子的沉积速率和含碳前驱气体的种类三者之间的关系。
图1 C原子的沉积速率与MoC NPs处于半液相之间的关系示意图 
图2 NPs在固相和半液相之间发生结构转变与沉积C原子速率之间的关系 
图3 Mo55CN (N=0-5) NPs的低能结构 
图4 Mo55Cn (n=0-5) NPs发生第一次剧烈结构转变的机理 |
| 主要创新点 |
（1）Mo NPs的弹性应变能可被C原子所释放是导致NPs发生结构转变的机理。
（2）NPs处于半液相的寿命可通过改变C原子的沉积速率而控制。
（3）在其它体系(如Co-C、Ni-C)中，存在相同的现象，说明上述NPs的结构转变现象与其种类无关，而仅与NPs溶解C原子的能力有关。 |
