分子在二維受限空間擴(kuò)散的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究.pdf

1、納米材料的開(kāi)發(fā)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)有著舉足輕重的作用，材料在納米尺度下形成的納米受限空間對(duì)工業(yè)催化、流體傳輸、氣相分離有著重要意義;本文采用基于ReaxFF反應(yīng)力場(chǎng)的分子動(dòng)力學(xué)方法模擬研究分子在二維材料堆砌形成的夾層中的擴(kuò)散傳遞行為，模擬研究對(duì)象包括銳鈦礦(101)納米片層體系、石墨烯納米片層體系和γ-石墨炔納米片層體系，三個(gè)體系提供了三種不同的孔道表面性質(zhì)。針對(duì)銳鈦礦體系和石墨烯體系，我們研究苯、苯酚和甲烷在其內(nèi)的分布與擴(kuò)散行為;對(duì)于γ-石墨炔

2、納米片層體系采用H2、H2O、CO和CO2分子作為客體分子進(jìn)行研究。
　　模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)苯和苯酚分子的運(yùn)動(dòng)在受限孔道內(nèi)會(huì)被抑制，主要是因?yàn)樗鼈兎肿映叽巛^大，在狹窄孔道內(nèi)與孔道表面有劇烈的碰撞，產(chǎn)生顯著的擴(kuò)散阻力。在銳鈦礦納米片層體系中，苯酚會(huì)與表面發(fā)生成鍵反應(yīng)，所以苯酚是三種分子里擴(kuò)散最不活躍的分子。在銳鈦礦體系和石墨烯體系里的分子都會(huì)隨著受限空間尺寸變大而向近表面區(qū)域聚集。石墨烯由于本身的疏水性，與研究的分子之間存在過(guò)渡損耗層，減