收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高度非对称模型流体及纳米介孔材料内真实流体吸附的分子模拟

曹达鹏  
【摘要】:本论文由两个相对独立的部分,即高度非对称模型流体的分子模拟和纳米介孔材料内真实流体吸附的分子模拟组成。 胶体化学是物理化学的一个重要的部分。它与化学工业中的塑料、橡胶、食品、造纸油漆等工业有着密切联系。另外它也是生物化学、医药学、农业科学、材料科学、环境科学等学科的重要理论基础。在胶体体系的研究中,研究者常常把高度非对称的硬球和方阱模型流体作为胶体溶液的理想近似模型。因此,在第一部分,本文将对高度非对称模型流体进行模拟,并建立实用的状态方程,为开发更合理的流体的宏观模型提供了宝贵的‘实验数据’和模型框架。 此外,纳米介孔材料及其限定空间内的流体构成了化工中的复杂体系。该复杂体系内流体分子表现出的丰富的相态和奇异的行为,是纳米介孔材料在化学工业及其他相关工业中广泛应用的重要原因。所以,在第二部分,本文对国际上已经较好地模型化了的三种材料(即一维材料——MCM-41分子筛,二维材料——活性炭,准二维材料——层柱纳米材料)和流体构成的复杂体系分别作了较系统的考察。对于每种材料,使用‘实验测定——分子模拟——理论分析’相结合的方法,就国际上热门的天然气的吸附存储以及四氯化碳的吸附回收进行了展开。该部分的研究为吸附剂的开发和新型材料的设计提供了有价值的依据。全文的主要内容和创新点如下: 在传统Monte Carlo方法基础上,首次将一种高效的联接胞腔算法引入到高度非对称混合硬球流体的模拟中。和传统的MC方法相比,联接胞腔算法节省了大量的CPU运算时间,大大地提高了模拟效率。随后,本文对胶体极限条件下高度非对称硬球流体的情形作了模拟,得到了一系列有价值的描述流体微观结构的模拟数据,检验了现有的四种状态方程,对改进现有状态方程进行了详细分析和探讨。为开发新的状态方程提供了宝贵的‘实验’数据。 根据配位数模型的低密度和高密度边界条件建立了纯方阱流体配位数的预测模型。首次引入非对称条件下的硬球紧密填充理论,将纯方阱流体的配位数模 北京化工大学博士学位论文 型(cNM)推广到了高度非对称的混合物情形。建立了非对称方阱混合流体的配 位数模型。根据vande:WaalS理论,从建立的新配位数模型导出了实用的CNM 状态方程。另外,木文首次模拟了不同交互作用能卜分厂大小比高达8.0的非对 称混合方阱流体,得到了一批重要的模拟数据。用模拟所得的高度非对称方阱流 体的数据,检验了三种配位数模型状态方程和一种二阶微扰状态方程。其中包括 本文提出的新的配位数状态方程。结果表明本文提出的配位数状态方程优于其他 二种配位数状态方程。虽然微扰方程一般较优,但是在近似胶体的情况下,本文 提出的方程却更好。 用美国Micromerities公司生产的ASAP2010物理吸附仪测定了低温(77K) 下N:在MCM一41分子筛中的吸附,得到了氮气在MCM一41分子筛中的吸附等温 线以及表征MCM一41分子筛特征的BET比表面、BJH孔容和平均孔径。 在模拟计算中,用巨正则MC方法确定了一组合适的MCM一41分子筛的势 能参数,该组参数为联系实验和模拟建立了桥梁。随后,在上面建立的实验和模 拟的桥梁的基础上,用GCMC方法模拟了超临界甲烷以及常温下的CCI;在 MCM一41分子筛中的吸附情形。 在理论分析中,引入密度泛函理论(D FT),分析介孔中流体的结构和相态。 研究表明DFT方法特别适合界面相对简单,吸附势能函数有明显解析式的限定 空间流体的非均匀性表征。与GCMC方法相比具有计算速度快的优势。本研究 所得到的MCM一41中的超临界甲烷和常温下CCI;的吸附结果与GCMC方法基本 一致,从而表明两种方法均是有效工具。也为研究介孔中限制流体的行为提供了 多样化研究手段。 根据常温下甲烷在活性炭中的吸附实验数据,首次用GCMC和统计积分方 程(SIE)结合的方法求解了活性炭的孔径分布。该方法有效地表征了活性炭的 几何非均匀性。得到活性炭的孔径分布之后,使用该活性炭模型预测了常温下四 氯化碳的吸附回收情况。模拟表明该活性炭是一种较好的吸附回收四氯化碳的材 料。 对准维新型介孔层柱材料进行了系统研究。采用柱子均匀分布在层板墙间 的模型表征了层柱纳米材料,并模拟了甲烷在该模型材料中的吸附及其相行为。 北京化工大学博士学位论文 在低温下,观察到了流体在层柱孔中的毛细冷凝现象以及吸附等温线上的迂回滞 线环。在以土理想模型的基础一上,首次引入流体与层板墙间交互作用参数k,, 建立了有效势能模型。根据77K温度下氯化错中氮气的吸附实验数据,确定了 流体和层板墙间的有效作用参数k加=0.65,从而使得该模型能有效地表征流体与 层板墙间的相互作用。根据该有效势能模型, (l)模拟了超临界甲烷在氯化错中的吸附,得到了它们的吸附等温线,局部密 度分布以及流体在氯化错层柱材料中的微观瞬时构象,并观察到低压下温度对吸 附量的影响大于高压下温度对吸附量的影响。 (2)模拟了超临界甲烷在不同孔径和不同孔率的层柱材料中吸附。推荐孔率 俨一0.94且孔径H=l .02 nm的层柱材料为吸附甲烷的较佳材料。另外也发现,在 每种孔径下的超


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 杨军;唐强达;王福强;于世波;程传超;;鹤壁十矿倾斜煤层回采巷道锚网索钢带耦合支护技术研究[J];煤炭工程;2010年08期
2 刘永庆;“非对称信息结构”的后患[J];网印工业;2002年03期
3 谢军辉;;1t矿车单层双车凿井罐笼的改造与应用[J];中州煤炭;2009年12期
4 刘翀;胡友波;张俭平;;非对称苝四羧酰单亚胺染料系列光电性能研究[J];化学工程师;2010年02期
5 曹孟駿;;高分子立体化学[J];化学通报;1964年05期
6 马功勋;非对称层合悬臂板变形耦合的数值分析[J];玻璃钢/复合材料;1995年05期
7 吕念春;王震;王云涛;程靳;;非对称Ⅰ型动态裂纹尖端后部区受均布载荷作用[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2009年02期
8 王丽艳;徐群;邢凤兰;冯欣欣;杨菲;;非对称双子表面活性剂的合成及结构表征[J];化学世界;2010年06期
9 刘太楷;张小伟;王治国;邓康;任忠鸣;;板坯结晶器内钢液非均匀流的数值模拟[J];过程工程学报;2010年S1期
10 赵学信;;关于结构对称件的非对称结构设计的设想[J];林业机械与木工设备;1986年06期
11 潘湘高;李建英;申群太;;十二相非对称同步电机的动态数学模型与仿真[J];湖南科技大学学报(自然科学版);2009年02期
12 周永平;;非对称三角形花键拉刀抬高后的设计计算[J];工具技术;2010年03期
13 王丽艳;徐群;刘元武;冯欣欣;;含酯基非对称吡啶季铵盐表面活性剂的合成[J];化学试剂;2010年08期
14 ;酒业营销的“非对称”战略[J];现代营销(经营版);2008年01期
15 刘睿,胡文奇;非对称钣金件的成形模具[J];机械管理开发;2005年02期
16 陈声培,苏文煅;电极/溶液界面单分子吸附层的巨正则系综统计处理[J];厦门大学学报(自然科学版);1995年05期
17 夏立中;非对称渐开线多齿轮泵的理论分析[J];东北煤炭技术;1997年01期
18 褚世华;一种新型非对称齿形的齿轮泵[J];化工矿物与加工;1994年06期
19 郝建民,温业礼,张世敏;LaAlO_3单晶片立方度的非对称X射线衍射测定[J];应用科学学报;1995年04期
20 潘忠良;斜锥壳制作[J];压力容器;1991年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 戴福洪;张博明;杜善义;;复合材料非对称正交薄层板的固化变形[A];复合材料力学现代进展会议论文集扩展摘要[C];2005年
2 辛忠;周军;;非对称糖醇缩醛类透明成核剂的制备过程研究[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(下)[C];2006年
3 秦承森;石艺娜;;非对称射流形成的几何理论——封闭条件和正碰撞[A];计算爆炸力学进展[C];2006年
4 吴泽斌;刘卫东;;农村集体土地流转的非对称利益冲突[A];2009年中国土地学会学术年会论文集[C];2009年
5 杨云军;崔尔杰;周伟江;;压缩性对细长体涡流非对称发展的影响[A];计算流体力学研究进展——第十二届全国计算流体力学会议论文集[C];2004年
6 余正坤;赵晓丹;;对称二硒醚与非对称单硒醚的合成方法研究[A];中国化学会第四届有机化学学术会议论文集[C];2005年
7 曹永琴;;贫困是非对称货币政策的副产品吗?——理论及基于中国1952—2006的实证检验[A];上海市经济学会学术年刊(2007)[C];2008年
8 范中波;;水下切割射流环的解析分析[A];第十三届全国水动力学研讨会文集[C];1999年
9 林辛未;郑仁蓉;廖伯琴;;PNC方法计算推转壳模型三轴非对称原子核结构的两种方案及其对比[A];第八届全国核物理会议文摘集(上册)[C];1991年
10 周永道;刘幼妹;;非同构饱和正交设计的最小混杂优势准则[A];2007均匀试验设计学术交流会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 曹达鹏;高度非对称模型流体及纳米介孔材料内真实流体吸附的分子模拟[D];北京化工大学;2002年
2 陈桂芝;解大规模非对称矩阵特征问题的一些精化算法[D];大连理工大学;2000年
3 罗卫兵;无人机多链路中继的非对称数据链研究[D];西北工业大学;2002年
4 谢曙光;中国股市投资收益非对称及其治理研究[D];复旦大学;2004年
5 彭剑;非对称交叉轧制研究[D];清华大学;1990年
6 金涛;非对称神经网在模式识别中的应用[D];兰州大学;2006年
7 房少军;非对称共面波导的特性及其场结构图的研究[D];大连海事大学;2001年
8 司家钢;利用原生质体非对称融合转移胡萝卜瓣化型细胞质不育性的研究[D];中国农业科学院;2001年
9 舒敬荣;非对称末敏子弹大攻角扫描特性研究及应用[D];南京理工大学;2004年
10 谭秀湖;数字图像和三维模型水印算法的研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王芳;非对称手性席夫碱配合物与手性双核(Cu-Ln)席夫碱配合物的合成、表征及性能研究[D];厦门大学;2007年
2 廖芸;ADSL中的非对称自适应回波抵消技术[D];西安电子科技大学;2001年
3 孙成通;非对称阀控制非对称缸位置伺服系统理论分析及试验研究[D];山东科技大学;2004年
4 彭宝华;非对称数字用户线(ADSL)技术与应用研究[D];西北工业大学;2002年
5 张伟汉;阀控非对称油缸控制系统及特性研究[D];长春理工大学;2002年
6 马希理;非对称结构惯性压电旋转驱动器的研究[D];吉林大学;2008年
7 宋宏海;对称和非对称外场中高温超导体YBCO电磁特性研究[D];西南交通大学;2004年
8 杜玉飞;大底盘非对称双塔连体结构抗震性能研究[D];湖南大学;2008年
9 谷芳芳;无线局域网非对称认证方案研究与实现[D];合肥工业大学;2009年
10 王美玉;利用部分纠缠态的概率密集编码及非对称密集编码方案[D];河北师范大学;2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 刘江平 郭剑;从非对称建设中谋求战场主动[N];解放军报;2004年
2 建银国际;非对称监管无碍中移动前景[N];证券时报;2008年
3 朴凯;巧用“非对称”达成“突然性”[N];解放军报;2005年
4 周涛;非对称思维的新基点[N];中国国防报;2001年
5 石纯民;俄“非对称”战略值得关注[N];中国国防报;2007年
6 唐成 岳胜军;美国缘何惧怕“非对称攻击”[N];中国国防报;2001年
7 东海期货研究所 张葆君;未来加息可能采取非对称方式[N];期货日报;2010年
8 晏嘉徽 刘平;太空舞台上演非对称逐鹿战[N];解放军报;2006年
9 中央财经大学中国银行业研究中心主任、教授 郭田勇;当前可行之策为上调存款利率与非对称加息[N];华夏时报;2010年
10 阿斯达克网络信息有限公司;瑞银给予中移动“买入”评级[N];中国证券报;2008年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978