通過聯(lián)合原子選取策略改進(jìn)離子液體分子力場.pdf

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

2、發(fā)，借當(dāng)前計算機(jī)能力的不斷提升，如果分子間相互作用（分子力場）描述得當(dāng)，目前已可預(yù)測與實驗準(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。對于離子液體體系，我們之前已經(jīng)基于咪唑陽離子和8種陰離子建立起一系列可移植性好，計算成本低的聯(lián)合原子力場，并成功模擬出了和實驗值吻合非常好的密度，蒸發(fā)焓等性質(zhì);對粘度、自擴(kuò)散系數(shù)等動力學(xué)性質(zhì)，在溫度較高時與實驗值相吻合，但低溫下與實驗值相差很大。
　　 本文就這一問題對聯(lián)合原子力場進(jìn)行了

3、改進(jìn)，具體工作如下:
　　 1.將原力場中與吸電能力較強(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，當(dāng)作全原子模型處理;為了降低由于H原子增加而帶來的密度上升問題，本工作將原力場中陰陽離子總電荷數(shù)從0.8e將至0.7e，使密度可以與實驗值更好的吻合;通過從頭計算優(yōu)化[C1mim][Cl][C1mim][BF4]和[C1mim][PF6]的單離子對構(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)合原子力場對[Cnmim][NTf2](n=1，2，4，6，8，10)系列離子液體進(jìn)行分子動力學(xué)模擬，取得了令人滿意的結(jié)果，除密度和蒸發(fā)焓取得了與實驗值吻合很好的結(jié)果以外，擴(kuò)散性質(zhì)和剪切粘度也與實驗結(jié)果吻合的非常好，大大改進(jìn)了原力場對動力學(xué)性質(zhì)模擬的不足。在分子結(jié)構(gòu)方面，相比于之前的計算結(jié)果，咪唑環(huán)上H5，H4原子與陰離子Cl的點-點徑