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《中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)》 2019年
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离子对氧化石墨烯表面纳米尺度下水分子蒸发的影响

南玺  
【摘要】:一直以来,水的蒸发现象在理论模拟、实验两方面都得到了广泛研究。不仅是宏观水体的蒸发,固体表面上微观甚至纳米尺度下水的蒸发在许多领域都引起了人们极大的兴趣。水的蒸发受到很多条件的影响,比如气压、温度、基底材料等等,而离子作为自然界中广泛存在的因素,它对蒸发的影响也越来越受到人们的关注。在本文中,我们通过分子动力学(MD)模拟研究了离子(Na~+,Cl~-)对氧化石墨烯(GO)表面纳米尺度下水分子蒸发的影响。我们发现,随着NaCl浓度的增大(从0到1.5 M),氧化石墨烯表面上水分子的蒸发减慢,这是因为离子的存在延长了每个最外层水分子的氢键寿命。与均一润湿性GO表面相比,图案化GO表面上的蒸发速率降低得更多,这是由于疏水区域的蒸发速率降低得更多。进一步的分析表明,Na~+更靠近接触线分布,Na~+大大提高了表层水分子的氢键寿命,使其更难跨越接触线,从而减少了从亲水区域向疏水区域扩散的水分子数目,因此图案化GO表面上的蒸发速率降低得更加明显。此外,当GO表面上的氧化区域的氧化程度在一定范围内变化时,它对离子效应的影响不大。我们的研究结果表明,离子对纳米级水分子蒸发的影响可能因底板表面形态的差异有所不同,并展现出在固体表面上实现纳米级液体可控蒸发的潜在应用
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:O613.71;TB383.1

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