分子在二維受限空間擴(kuò)散的分子動力學(xué)模擬研究.pdf

1、納米材料的開發(fā)對工業(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)力場的分子動力學(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，三個體系提供了三種不同的孔道表面性質(zhì)。針對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)苯和苯酚分子的運動在受限孔道內(nèi)會被抑制，主要是因為它們分子尺寸較大，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渡損耗層，減