通過(guò)聯(lián)合原子選取策略改進(jìn)離子液體分子力場(chǎng).pdf

1、離子液體由于蒸汽壓極低，有望替代傳統(tǒng)化工過(guò)程中大量使用的有機(jī)揮發(fā)性溶劑，降低對(duì)環(huán)境的污染;離子液體由陰陽(yáng)離子組成，通過(guò)不同離子搭配和引入/調(diào)節(jié)相應(yīng)官能團(tuán)，就能設(shè)計(jì)適用于特定工藝的離子液體;因此近年來(lái)越來(lái)越受到化學(xué)家和化學(xué)工程師的廣泛重視。這一可設(shè)計(jì)性是離子液體的突出優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)又是一把雙刃劍，目前離子液體種類繁多，運(yùn)用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法去一一研究設(shè)計(jì)并合成離子液體，成本高，周期長(zhǎng)，花費(fèi)大，無(wú)疑極其困難。
　　 分子模擬方法從分子結(jié)構(gòu)出

2、發(fā)，借當(dāng)前計(jì)算機(jī)能力的不斷提升，如果分子間相互作用（分子力場(chǎng)）描述得當(dāng)，目前已可預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度相當(dāng)?shù)闹T多性質(zhì)，因此在學(xué)術(shù)界已被廣泛接受和認(rèn)可。對(duì)于離子液體體系，我們之前已經(jīng)基于咪唑陽(yáng)離子和8種陰離子建立起一系列可移植性好，計(jì)算成本低的聯(lián)合原子力場(chǎng)，并成功模擬出了和實(shí)驗(yàn)值吻合非常好的密度，蒸發(fā)焓等性質(zhì);對(duì)粘度、自擴(kuò)散系數(shù)等動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，在溫度較高時(shí)與實(shí)驗(yàn)值相吻合，但低溫下與實(shí)驗(yàn)值相差很大。
　　 本文就這一問(wèn)題對(duì)聯(lián)合原子力場(chǎng)進(jìn)行了

3、改進(jìn)，具體工作如下:
　　 1.將原力場(chǎng)中與吸電能力較強(qiáng)的N原子相連的甲基和亞甲基基團(tuán)CN3/CN2中的H原子拆分開(kāi)，當(dāng)作全原子模型處理;為了降低由于H原子增加而帶來(lái)的密度上升問(wèn)題，本工作將原力場(chǎng)中陰陽(yáng)離子總電荷數(shù)從0.8e將至0.7e，使密度可以與實(shí)驗(yàn)值更好的吻合;通過(guò)從頭計(jì)算優(yōu)化[C1mim][Cl][C1mim][BF4]和[C1mim][PF6]的單離子對(duì)構(gòu)型，調(diào)整了H原子的范德華半徑，使H原子與陰離子中Cl，F(xiàn)原子之間

4、的距離與從頭計(jì)算得到的距離相吻合;擬合了與新增H原子相關(guān)的二面角參數(shù)。
　　 2.用改良后的聯(lián)合原子力場(chǎng)對(duì)[Cnmim][NTf2](n=1，2，4，6，8，10)系列離子液體進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬，取得了令人滿意的結(jié)果，除密度和蒸發(fā)焓取得了與實(shí)驗(yàn)值吻合很好的結(jié)果以外，擴(kuò)散性質(zhì)和剪切粘度也與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合的非常好，大大改進(jìn)了原力場(chǎng)對(duì)動(dòng)力學(xué)性質(zhì)模擬的不足。在分子結(jié)構(gòu)方面，相比于之前的計(jì)算結(jié)果，咪唑環(huán)上H5，H4原子與陰離子Cl的點(diǎn)-點(diǎn)徑