受限界面处流体分子行为的调控及相关分子热力学模型初探：基于高比表面氧化钛的研究进展

纳米受限界面处的流体由于受到界面性质的影响显著,且存在复杂的传递和反应机制耦合问题,其流体分子行为难以调控,成为了现代化工新技术（如膜过程、多相催化）突破的瓶颈。结合了近几年本课题组的相关工作进展,以化学性质稳定的高比表面氧化钛作为研究平台,对界面处流体分子受限行为进行分析,研究了传递和反应机制分别对界面处流体行为的影响,并探索其调控机制;同时对建立的相应分子热力学模型进行了初步探索,通过原子力显微镜技术将界面摩擦性质和分子间相互作用关联,为分子热力学模型提供分子参数。     

固体─超临界流体相平衡的分子热力学模型

从分子热力学基础出发提出一个适用于固体-超临界流体相平衡的理论模型，溶液中溶质的化学位分解为无限稀溶液化学位及溶质浓度效应两部.无限稀溶液化学位由简化的Oz方程计算，其中包括斥力贡献、局部组成及长程引力项浓度对化学位的贡献由作者根据Kirkwood-Buff溶液理论提出的修正Wilson模型计算．用45个二元系862个数据点对此模型进行检验并和PR方程（vdw-2混合规则）计算结果进行比较，本模型的平均绝对误差为11.7％，而PR方程的结果为14.9％，对极性溶剂体系的计算结果有显著改善.用此模型直接推算的萘-Co_2体系萘的偏摩尔焓和文献数据相吻合     

含自缔合流体混合物的分子热力学模型

缔合流体及其混合物的亥氏函数和压缩因子可表示为物理相互作用的贡献和化学缔合作用的贡献两部分之和。前者可采用作者建立的非缔合流体及其混合物的分子热力学模型;作者从分子间相互作用位能函数的粘滞球模型出发,利用统计力学方法确定了混合物中自缔合作用的贡献。模型中分子间的缔合参数完全可由纯物质性质确定,而只在混合物方阱位能参数的计算中引入可调的二元相互作用参数。对于含有一个自缔合组分的二元混合物常压和高压汽液平衡数据的关联结果令人满意。     

固体─超临界流体相平衡的分子热力学模型

从分子热力学基础出发提出一个适用于固体-超临界流体相平衡的理论模型，溶液中溶质的化学位分解为无限稀溶液化学位及溶质浓度效应两部.无限稀溶液化学位由简化的Oz方程计算，其中包括斥力贡献、局部组成及长程引力项浓度对化学位的贡献由作者根据Kirkwood-Buff溶液理论提出的修正Wilson模型计算．用45个二元系862个数据点对此模型进行检验并和PR方程（vdw-2混合规则）计算结果进行比较，本模型的平均绝对误差为11.7％，而PR方程的结果为14.9％，对极性溶剂体系的计算结果有显著改善.用此模型直接推算的萘-Co_2体系萘的偏摩尔焓和文献数据相吻合     

利用二维流体分子热力学模型计算气体混合物在固体界面的吸附等温线

结合流体混合规则,将之前建立的二维变阱宽方阱链流体分子热力学模型（SWCF-VR-2D）扩展至混合流体,并利用模型计算了甲烷/二氧化碳、甲烷/氮气和甲烷/乙烷等气体混合物在不同吸附剂上的吸附等温线。由于混合气体间的相互作用会使得混合气体的吸附不同于单一气体的吸附,通过调节气体与固体壁面间的相互作用参数ε_w以描述这种变化。调节能量参数后模型能满意计算混合气体的吸附等温线,总的平均偏差为5.06%。     

混合流体汽液及液液界面张力分子模型

应用定标粒子理论表面张力方程以及 vd W- 1型混合规则 ,计算了混合流体的表面张力 ,对 64个二元体系 ,7个三元体系的表面张力计算平均相对偏差为 0 .80 %和 2 .43% ;应用 Boudh- Hir和 Mansoori提出的部分互溶体系的界面张力模型 ,给出了硬球直径的确定方法 ,对 37个部分互溶二元含水体系的界面张力进行了计算 ,绝对平均偏差为 1 .5m N/m,相对平均偏差为 8.9% ,计算精度满意。     

链状流体的分子热力学模型(Ⅰ)──纯物质

实际链状流体的分子热力学模型表示为参考流体（硬球链流体）的贡献与一微扰项之和.作者先前建立的硬球链流体的状态方程用于计算参考流体的性质，用Alder等人对方阱流体的计算机模拟结果计算微扰项的贡献，从而建立了实际链状纯流体的分子热力学模型.该模型具有非常简单的形式，用三个与温度无关的分子参数（分子的链数，链节的直径和链节间的方阱位能阱深）可以较好地关联从球形小分子到链状高分子、分子间没有氢键作用的流体的饱和蒸汽压、饱和液体体积和pVT关系     

链状流体的分子热力学模型(Ⅰ)──纯物质

实际链状流体的分子热力学模型表示为参考流体（硬球链流体）的贡献与一微扰项之和.作者先前建立的硬球链流体的状态方程用于计算参考流体的性质,用Alder等人对方阱流体的计算机模拟结果计算微扰项的贡献,从而建立了实际链状纯流体的分子热力学模型.该模型具有非常简单的形式,用三个与温度无关的分子参数（分子的链数,链节的直径和链节间的方阱位能阱深）可以较好地关联从球形小分子到链状高分子、分子间没有氢键作用的流体的饱和蒸汽压、饱和液体体积和pVT关系     

材料化学工程科学内涵及方法初探:从介观尺度界面流体行为出发认知材料

作为一门新兴的交叉学科,材料化学工程科学内涵的进一步凝练和方法论的建立显得十分重要和迫切。介观尺度下界面流体的研究对于材料化学工程具有重要意义,材料化学工程的科学内涵在于通过认识介观尺度下界面处流体行为来"认知"材料,以期建立材料结构、性能(应用)与制备(生产)三者之间的关系。其中,弄清介观尺度下复杂作用和复杂结构对界面流体行为的影响,是"认知"材料的关键。分子模拟技术作为单因素遴选介观尺度各影响因素的有效手段,在实际应用中存在两大难点:如何同时获得界面流体反应和传递两个方面的信息;如何实现分子层面认识在材料应用层面的转化。基于此,初步讨论了材料化学工程研究方法的发展趋势。     

表面活性剂-油-水体系界面张力的分子热力学模型

An interracial equation of state based on perturbation theory for surfactant-oil-water system has been developed. By comblninE the interracial equation of state with Boudh-Hir and IViansoori‘s model, a molecular thermodynamic model has been proposed. The interracial tension of surfactant-oil-water systems can be calculated from the surface tensions of pure oil and water by this model. The interfacial tension data for sodium dodecyl sulphate-heptane-water system, polyoxyethylene n-octylphenol-heptane-water system and hexadecyl trimethyl ammonium bromide-heptane-water system have been correlated. By using the adjustable parameters obtained, the interfacial tensions of these systems at other temperatures have been predicted. Both the correlated and the predicted values are sstisfactorv.     

高矿化度油气藏流体相平衡的模型化研究进展

深层油气资源开发面临高温、高压和高矿化度等复杂地质环境。地层中自然存在高浓度的盐水,在油水被采出的过程中,随着温度、压力和油水中溶解气体量的变化,盐类在储层中或在井筒中的沉淀所造成的储层伤害或井筒堵塞等问题是导致油气采收率降低的重要因素。目前,能描述高压高矿化度油气藏流体盐的沉淀问题的相平衡模型尚处于开发之中,采用电解质溶液基团贡献的活度因子模型来改进状态方程的混合规则是解决这一问题的途径之一。     

链状流体的分子热力学模型(Ⅱ)──混合物汽液平衡

实际链状流体混合物的亥氏函数表示为参考流体（硬球链流体混合物）的贡献和由于链节间的方阱位能相互作用的贡献之和．前者直接用作者先前建立的硬球链流体混合物的分子热力学模型计算,不含混合规则;后者采用Alder等人的结果,用vanderWaals单流体理论计算混合物的能量参数.对于不含氢键作用的二元混合物,有一可调相互作用参数,需由实验数据拟合得到．本模型可以满意地关联小分子混合物和高分子溶液的汽液平衡。     

链状流体的分子热力学模型(Ⅱ)──混合物汽液平衡

实际链状流体混合物的亥氏函数表示为参考流体（硬球链流体混合物）的贡献和由于链节间的方阱位能相互作用的贡献之和．前者直接用作者先前建立的硬球链流体混合物的分子热力学模型计算，不含混合规则；后者采用Alder等人的结果，用vanderWaals单流体理论计算混合物的能量参数.对于不含氢键作用的二元混合物，有一可调相互作用参数，需由实验数据拟合得到．本模型可以满意地关联小分子混合物和高分子溶液的汽液平衡。     

随机共聚高分子凝胶溶胀和体积相变行为的分子热力学模型

基于随机共聚高分子溶液的格子模型,建立了一个可以描述温度和pH双重响应的随机共聚高分子凝胶溶胀行为的分子热力学模型。该模型考虑了溶剂与不同高分子的混合、高分子网络的弹性以及包含小分子离子在凝胶内外分布的Donnan平衡和聚合物网络上的大分子离子及其反离子之间的静电相互作用的离子影响对化学势的贡献。与其他模型不同的是,该模型还考虑了高分子的组成f。该模型有两类可调的模型参数,一类是溶剂与不同高分子网络之间的相互作用能参数ε槇ij,另一类是高分子网络自身的尺寸参数Mc。研究结果表明,该分子热力学模型只需较少的模型参数就可较好地描述温度和pH双重敏感的随机共聚高分子凝胶的溶胀行为。     

链状流体的分子热力学模型(IV)高分子系统的液液平衡计算

将作者先前提出的链状流体混合物的分子热力学模型应用于高分子系统液液平衡的计算,对具有最高会溶温度（UCST)和最低会溶温度（LCST）的高分子共混物的液液平衡,采用两个相互作用参数可以取得令人满意的关联结果。对具有LCST的高分子溶液的液液平衡计算,需对高分子链长作适当调整。     

链状流体的分子热力学模型(IV)高分子系统的液液平衡计算

将作者先前提出的链状流体混合物的分子热力学模型应用于高分子系统液液平衡的计算,对具有最高会溶温度（UCST)和最低会溶温度（LCST）的高分子共混物的液液平衡,采用两个相互作用参数可以取得令人满意的关联结果。对具有LCST的高分子溶液的液液平衡计算,需对高分子链长作适当调整。     

对应状态原理的分子理论及推算流体的热力学性质(Ⅰ)

本文阐述对应状态原理的分子理论,统计热力学基础,并介绍用形状因子法推算流体及其混合物热力学性质。     

对应状态原理的分子理论及推算流体的热力学性质(Ⅲ)

本讲介绍形状因子法的对应状态原理,其宏观定义、微观依据及其对纯流体和混合物热力学性质的计算。     

沸石形貌调控及相关应用的研究进展

综述了沸石形貌调控及相关应用的最新研究进展,着重介绍了沸石形貌调控合成中的几种热门合成方法及其机理,包括可脱除颗粒模板、生物模板法、催化剂小球上的分子筛涂层、限制空间合成(反胶团、微乳和凝胶)、结构导向剂法晶体形貌修饰。同时把沸石的形貌、存在的多级孔道同改善的性能(比如催化活性和选择性)联系起来,并分析了它们的优势与缺陷。     

基于微扰理论和平均球近似的强电解质水溶液分子热力学模型

用平均球近似处理离子-离子间的静电相互作用,用微扰理论处理电解质溶液中各种粒子间的其他相互作用,建立了一个强电解质水溶液的分子热力学模型。该模型将阳离子直径作为唯一的可调参数,对52种1-1、1-2、2-1、2-2型强电解质水溶液离子的平均活度系数进行了关联,与现有模型比较,该模型形式相对简单,具有很好的适用性和满意的计算精度。