含醇溶液中分子扩散系数的分子模拟

利用分子动力学(MD)模拟验证了含醇溶液的无限稀释扩散系数模型和不同浓度溶液的扩散系数模型.选用的溶质分别为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇和甘油,温度为293.15K,压力为0.1MPa.计算结果表明:Dullien和Asfour方程适用于计算甲醇和乙醇溶液的扩散系数DAB;而对于其它醇溶液的扩散系数,Leffler和Cullinan方程较适用.     

分子在分子筛上扩散行为的分子模拟研究进展

主要综述了采用分子模拟技术考察分子在分子筛上扩散行为的多角度、多层次研究进展,包括分子筛结构、负载量、温度和多组分扩散等因素对扩散系数的影响;在此基础上,进一步介绍了扩散相互作用能和过渡态理论的研究进展,并讨论了分子模拟方法在分子筛扩散研究方面所面临的问题和发展方向。     

分子筛中碳氢化合物扩散行为的分子模拟研究进展

分子筛催化过程中反应物、产物以及中间体等分子在分子筛孔道内的扩散行为显著影响催化剂择形催化性能、限域效应、产物选择性和稳定性等.本文总结了近二十年来分子模拟技术在分子筛扩散研究中的应用进展.首先简单介绍以分子动力学模拟为代表的分子筛扩散研究方法,然后介绍了包括烷烃、烯烃和芳烃在内的单组分以及多组分碳氢化合物在分子筛中的...     

有机分子在聚乙烯膜中扩散过程的分子动力学模拟

引言聚乙烯(PE)是由乙烯单体聚合而成的相对分子质量较高的线性烷烃,是合成树脂中应用最广泛的品种。扩散系数是描述传递现象的基本物性参数,在聚合物材料开发方面具有重要的理论特性和广阔的应用前景。用实验方法测定扩散系数时,操     

无定形PET中小分子扩散系数的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟研究了相对分子质量在32～339范围内小分子在无定形PET中的扩散过程。基于Einstein关系式计算了扩散系数,讨论了模拟时间、密度对扩散系数的影响。结果表明：在较高的温度下,较短的模拟时间内就能观察到均方位移曲线的线性区;而在较低的温度下,需更长的模拟时间。扩散系数随密度增加而降低,聚合物密度越大,所需的模拟时间越长。通过比较扩散系数的计算值与实验值,发现两者的比值在一个数量级范围内,表明建立的聚合物模型可接受且能正确描述小分子在无定形PET中的扩散过程, 为获得迁移模型中关键参数——扩散系数提供了一种近似的计算方法。     

硼酸、硼酸盐及其络合物在反渗透膜内扩散过程的分子模拟

利用分子模拟的方法建立了交联的反渗透膜模型,采用分子动力学模拟方法研究了水、氯化钠、硼酸、硼酸盐、山梨醇-硼酸盐络合物在反渗透膜和溶液中的扩散过程,以及其他几种硼酸盐与多羟基化合物（D-甘露醇、N-甲基D-葡糖胺和D-葡萄糖酸钠）的络合物在4种反渗透膜中的扩散过程。分析各粒子的均方位移曲线可得,各粒子在溶液中的扩散系数均大于在膜体系的扩散系数,水分子的扩散系数远大于各溶质分子和离子。与硼酸分子相比,硼酸盐离子与其体积相差不大,但受电荷效应的影响,其扩散系数小于硼酸分子一个数量级。与单络合物相比,双络合物由于分子体积增大,扩散系数更小。因此在反渗透络合强化脱硼过程中应保持过量的山梨醇添加量,以提高其双络合物浓度。在1,3,5-环己烷三甲酰氯/4-甲基间苯二胺（HT/MMPD）反渗透膜中,N-甲基D-葡糖胺-硼酸盐络合物的扩散系数是5种络合物中最低的,D-葡萄糖酸钠-硼酸盐络合物在含有间苯二胺（MPD）单体的膜类型中扩散系数较低,而D-甘露醇-硼酸盐络合物在含有MMPD单体的膜类型中扩散系数较低。由各粒子的轨迹图可知,各粒子在溶液中做较稀疏的无规则扩散运动,在膜内粒子由于受到聚酰胺膜结构的限制做较密集的扩散运动。     

超临界二氧化碳扩散行为的分子动力学模拟

二氧化碳分子选用EPM2模型,乙醇分子选用TraPPE-UA模型,采用分子动力学模拟技术,探讨了超临界二氧化碳的自扩散系数及乙醇—超临界二氧化碳体系的无限稀互扩散系数。模拟结果表明,超临界二氧化碳的自扩散系数和乙醇—超临界二氧化碳体系的无限稀互扩散系数均随着温度的升高或压力的降低而增大。     

分子动力学模拟研究流体微观结构和扩散性质

通过分子动力学模拟得到了纯水、超临界水以及电解质溶液的微观结构 ,从而对固液相变、离子水化、离子配位数等做出了微观解释与证明。通过分子动力学模拟了有机物在超临界二氧化碳中的扩散系数 ,在几十个研究体系中取得了与实验值较吻合的结果 ,并以此为基础 ,提出了一个普遍化的扩散系数预测方程。通过这些工作 ,既从微观上阐述了现象的本质 ,又在宏观上得到了可方便的应用于工程设计的结果 ,表明了分子模拟作为一种先进的科学研究手段将得到越来越广泛的应用     

有机硅交联聚合物的分子模拟

由正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTEOS)出发,先构建了聚合物的单体模型,再构建单链,最后通过手动建立化学键的方法构建了有机硅树脂交联体系的网络模型,并且验证了该模型的有效性.通过比较选择了适合有机硅交联体系的非键作用力和聚合度,再通过模拟有机硅交联体系的密度与温度的关系图、比体积与温度的关系图预测了有机硅树脂交联体系的玻璃化转变温度(Tg).     

分子模拟在聚合物膜研究中的应用

简要回顾了近15年来分子模拟在各种聚合物膜研究中的应用,分析了它为宏观实验现象提供的新解释以及给聚合物膜的改性和设计研究工作带来的新思路,同时也对当前计算条件下模拟中存在的问题进行了探讨。     

气体在水中的分子动力学模拟

采用分子动力学（ＭＤ）模拟的方法在常温及工业应用背景条件下对ＣＨ４、ＮＨ３、ＣＯ２、Ｏ２这些气体在水中的结构及扩散情形进行了研究。ＭＤ模拟可以为这些涉及到气体在水中的工业应用情形的机理提供分子水平的解释,同时ＭＤ模拟还可为一些不易实验测定扩散性质的体系提供工程初步设计和过程开发所需的数据。     

超临界水中气体扩散系数的分子动力学模拟

采用分子动力学（MD）方法计算T＝703.2-763.2K,p=30-45MPa范围内,氧气和氮气在超临界水中的无限稀释扩散系数。计算结果表明,在超临界条件下的扩散系数较常温常压下要大1－2个数量级。扩散系数随温度的升高而增大,随压力的增高而降低,且氧的扩散系数稍大于氮的扩散系数。     

氨基酸扩散系数的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟的方法模拟了298. 15 K正则系综下甘氨酸、丙氨酸等12种氨基酸在水中的扩散过程,扩散系数的计算采用微分-区限变分法。计算结果表明：相同浓度下按不同分子数样本计算得到的扩散系数有较大差别,且分子数越多则模拟结果越接近于实验值。5种氨基酸在水中的扩散系数与文献值相对比,误差小于7%。还用同样的方法模拟了氧气在水中的扩散过程,模拟结果与实验结果吻合也较好。实验表明采用分子模拟手段可以获得具有工业应用价值的扩散系数,从而有助于计算传质学的发展。     

有机物在超临界CO_2中无限稀释扩散系数的分子动力学模拟

根据物质的实验临界常数或与物质最基本分子结构相关的Joback或Lydersen临界常数估算法得到物质的临界常数,结合Lennard-Joned流体的对比状态方程,按照对应态原理得到了38种有机物分子的新的Lennard-Jones位能参数.由这些位能参数结合简单的组合规则,首次对一些高附加值的复杂实用有机物在313.15 K、16 MPa的超临界CO_2中的无限稀释扩散系数采用分子动力学模拟的方法进行了研究.模拟结果表明,采用这种新思路可以有效地预测超临界体系的扩散性质,满足超临界萃取工艺开发和设计的需要.     

有机物在超临界CO2中无限稀释扩散系数的分子动力学模拟

根据物质的实验临界常数或与物质最基本分子结构相关的Joback或Lydersen临界常数估算法得到物质的临界常数,结合Lennard-Jones流体的对比状态方程,按照对应态原理得到了38种有机物分子的新的Lennard-Jones位能参数。由这些位能参数结合简单的组合规则,首次对一些高附加值的复杂实用有机物在313.15　K、16MPa的超临界CO     

基于第一原理力场预测热力学参数的探讨

讨论用第一原理全原子力场计算热力学参数的可行性.新开发的TEAM力场;在用气、液相基本性质验证后;不加任何参数调整;直接用于计算具有代表性的几个分子液体在不同热力学状态下的密度、蒸发焓、混合焓、亨利常数、饱和蒸气压等热力学参数.初步结果表明:液体密度和蒸发焓的预测结果良好;在较大范围内可获得与实验数据相吻合的结果;而混合焓的准确预测需要纯液体内聚能的高精度模拟数据;亨利常数的计算对液体的密度极为敏感.后两种性质的计算均可用全原子力场但需要高质量的力场参数.为了采用全原子力场计算气液相平衡数据;提出了一种半经验的、基于积分Clausius-Clapeyron方程的循环自洽方法计算液体的饱和蒸气压.     

分子动力学模拟高压静电场对碳酸钙结晶的影响

用分子动力学模拟的方法,研究了不同高压静电场对碳酸钙水溶液中水分子、Ca2+和CO32-的扩散系数及不同离子间径向分布函数的影响。结果表明,高压电场能显著增大水分子、Ca2+和CO32-的扩散系数,使三者增长最大的场强分别为1400、1100和1600 V/m。在高压静电场的影响下,晶面上的Ca2+与水分子中的氧原子间有离子键形成。高压电场使溶液中的Ca2+和CO32-间的距离有所增加,能减少两者生成碳酸钙微晶的几率。     

超临界或高压CO2中无限稀释扩散系数的模拟

采用分子动力学模拟的方法对超临界二氧化碳的自扩散系数及甲醇和乙醇在超临界二氧化碳中的无限稀释扩散系数进行了模拟计算。结果表明,分子动力学模拟方法可较准确地反映二氧化碳的扩散性质,计算无限稀释扩散系数取得了与实验值较吻合的结果。采用这种新方法可以准确有效的地预测超临界体系的扩散性质,将会更加广泛应用于工程设计,因此分子动力学模拟作为先进的研究手段会得到越来越广泛的应用。