本文關鍵詞：納米孔道內分子擴散性質的分子動力學模擬

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【摘要】：當今社會,隨著納米材料在工業(yè)領域的普及,受限在納米孔道內的分子的相關性質也逐漸開始成為人們研究的焦點,加之計算機科學的不斷進步使得分子動力學模擬方法也越來越容易實現,因而本文在前人的基礎上,基于分子動力學模擬的方法,研究討論了受限在納米孔道內的球形分子的擴散性質。首先,本文采用分子動力學模擬方法,基于過渡態(tài)理論,模擬研究了受限在具有特殊孔道結構的ITQ-3分子篩內的Ar分子的擴散系數與溫度的依賴關系,模擬結果顯示,低負載的情況下,Ar在ITQ-3分子篩窄孔道內的擴散系數與溫度的依賴關系符合著名的Arrheinius關系。接著討論了不同負載的SF_6在碳納米管的擴散行為,模擬發(fā)現,在碳納米管中,隨著分子數的不斷增多,SF_6的擴散系數呈現逐漸減小的趨勢。另外,本文還模擬了不同組份的幾種球形分子在ITQ-3中的擴散行為,研究結果顯示:小分子Ar在Z方向的孔道的擴散系數隨附載量的增加呈現先增大后減小的狀態(tài),而在Y方向上的寬孔道中則單調遞減。隨后又模擬了二元混合組份SF_6和CF_4在ITQ-3分子篩中的擴散行為,模擬結果與各自純組份SF_6和CF_4進行了對比,發(fā)現二元混合的SF_6和CF_4整體變化趨勢與其單組份保持一致,在Y方向的擴散系數都是隨著負載的增加而先增大后減小,但是二者之間還存在一種相互作用,使得在整個負載范圍內擴散較快的CF_4的擴散系數比單組份的擴散系數相對小一些,而單組份時擴散相對緩慢的SF_6在二元混合中的擴散系數則相對增大。
【關鍵詞】：分子動力學模擬 ITQ-3分子篩 碳納米管 擴散系數
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;O561
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 綜述9-12
• 1.1 課題的研究背景9
• 1.2 課題的國內外研究現狀9-11
• 1.2.1 分子在碳納米管內擴散的研究現狀9-10
• 1.2.2 受限在分子篩中的分子的擴散的研究現狀10-11
• 1.3 課題的主要內容11-12
• 第二章 分子動力學模擬方法12-26
• 2.1 分子動力學模擬簡介12
• 2.2 分子動力學模擬的發(fā)展歷史12-13
• 2.3 分子動力學模擬的理論基礎13-19
• 2.3.1 基本原理13-14
• 2.3.2 相關算法14-17
• 2.3.3 分子間相互作用的勢能函數17-19
• 2.4 分子動力學模擬的基本步驟19-21
• 2.5 周期性邊界條件21-22
• 2.6 分子動力學模擬中的系綜22-24
• 2.6.1 正則系綜22-23
• 2.6.2 巨正則系綜23
• 2.6.3 微正則系綜23-24
• 2.7 分子動力學模擬的軟件24-25
• 2.8 分子動力學模擬在納米材料中的應用25-26
• 第三章 分子在納米孔道的擴散性質26-38
• 3.1 分子在納米孔道的擴散的意義26
• 3.2 分子篩26-32
• 3.2.1 分子篩的簡介26-27
• 3.2.2 分子篩的結構及分類27-31
• 3.2.3 分子篩的性質31-32
• 3.3 碳納米管32-33
• 3.3.1 碳納米管的簡介32
• 3.3.2 碳納米管的結構和分類32-33
• 3.4 擴散系數的基礎理論33-38
• 3.4.1 擴散的定義及分類33-34
• 3.4.2 擴散系數的計算34-36
• 3.4.3 氣體的擴散系數36-38
• 第四章 6Ar、SF在納米孔道擴散的分子動力學模擬38-45
• 4.1 前言38
• 4.2 Ar在ITQ-3 分子篩中擴散行為的分子動力學模擬38-43
• 4.2.1 球形分子在ITQ-3 分子篩中擴散的過渡態(tài)理論模型38-40
• 4.2.2 ITQ-3 分子篩的結構參數40-41
• 4.2.3 模擬方法與結果討論41-43
• 4.4 分子動力學模擬6SF在（8，，8）碳納米管中的擴散行為43-45
• 4.4.1 模擬方法和細節(jié)43
• 4.4.2 結果與討論43-45
• 第五章 二元混合分子在ITQ-3 分子篩中的擴散性質45-49
• 5.1 純組分分子在ITQ-3 分子篩中的擴散性質45-47
• 5.2 二元混合組分分子在ITQ-3 分子篩中的擴散性質47-49
• 第六章 總結與展望49-51
• 6.1 全文總結49-50
• 6.2 展望50-51
• 參考文獻51-55
• 攻讀碩士研究生期間發(fā)表論文55-56
• 致謝56-57

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