超臨界CO-,2-體系的擴(kuò)散性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)的分子動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、超臨界流體技術(shù)作為一種綠色新技術(shù)受到了廣泛的關(guān)注，但是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的缺乏嚴(yán)重地阻礙了超臨界流體技術(shù)的深入研究和廣泛應(yīng)用。由于超臨界流體分子間相互作用的復(fù)雜性，現(xiàn)有的應(yīng)用于氣、液相的理論模型，在預(yù)測(cè)超臨界流體的性質(zhì)時(shí)存在較大的難度。高溫高壓的實(shí)驗(yàn)條件也限制了超臨界流體的實(shí)驗(yàn)研究。分子動(dòng)力學(xué)模擬不受實(shí)驗(yàn)條件的限制，從第一原理出發(fā)，對(duì)超臨界流體的物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行計(jì)算，近年來(lái)得到了越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。本文采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法，研究超臨界CO2體系的

2、擴(kuò)散性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)，提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并為超臨界流體的研究提供分子水平的依據(jù)和參考。 使用分子動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算擴(kuò)散系數(shù)時(shí)，對(duì)模擬數(shù)據(jù)的處理也是獲取準(zhǔn)確結(jié)果的重要環(huán)節(jié)。本文綜合考慮了引起誤差的各種原因，基于微分-變分的數(shù)學(xué)方法，提出了數(shù)據(jù)處理的新方法，為分析和研究模擬結(jié)果提供了可靠的手段。 在分子動(dòng)力學(xué)模擬中，力場(chǎng)是影響模擬結(jié)果最重要的因素。因此，本文首先驗(yàn)證了模擬工作中使用的COMPASS力場(chǎng)對(duì)超臨界CO2體系的適用性。然后，

3、采用分子動(dòng)力學(xué)方法考察了純CO2的擴(kuò)散性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)，研究了微觀結(jié)構(gòu)對(duì)擴(kuò)散性質(zhì)的影響規(guī)律。通過(guò)研究溫度和密度對(duì)擴(kuò)散系數(shù)的影響規(guī)律，本文提出了預(yù)測(cè)CO2自擴(kuò)散系數(shù)的新方程，該方程與模擬值和文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)值吻合良好。 本文計(jì)算了常用夾帶劑丙酮、乙酸乙酯和環(huán)己烷在超臨界CO2中的無(wú)限稀釋擴(kuò)散系數(shù)，研究了夾帶劑-CO2體系的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)夾帶劑擴(kuò)散性質(zhì)的影響規(guī)律。模擬結(jié)果表明，CO2分子在夾帶劑周?chē)募劢档土巳苜|(zhì)分子的擴(kuò)散能力。本文還考察了溶質(zhì)