Lennard-Jones流体固液相变的分子动力学模拟

采用等温等容分子动力学模拟方法，研究了ＬｅｎｎａｒｄＪｏｎｅｓ流体从固相到液相体系结构和性质的变化。均方位移，径向分布函数，平动序参数等结构和性质的模拟表明体系经历了固液相变。在对比密度为０．８４，０．８６，０．８８和０．９时，体系熔点分别为０．６６～０．６７，０．７１～０．７２，０．８２～０．８３和０．９０～０．９１。     

NPT系综分子动力学模拟水的密度和扩散系数

采用常温常压(NPT)系综分子动力学方法模拟了298.15K、0.1013MPa条件下水的密度和自扩散系数,模拟结果与实验值一致,相对误差分别为1.74%和3.83%。     

气体在水中的分子动力学模拟

采用分子动力学（ＭＤ）模拟的方法在常温及工业应用背景条件下对ＣＨ４、ＮＨ３、ＣＯ２、Ｏ２这些气体在水中的结构及扩散情形进行了研究。ＭＤ模拟可以为这些涉及到气体在水中的工业应用情形的机理提供分子水平的解释,同时ＭＤ模拟还可为一些不易实验测定扩散性质的体系提供工程初步设计和过程开发所需的数据。     

超临界水中气体扩散系数的分子动力学模拟

采用分子动力学（MD）方法计算T＝703.2-763.2K,p=30-45MPa范围内,氧气和氮气在超临界水中的无限稀释扩散系数。计算结果表明,在超临界条件下的扩散系数较常温常压下要大1－2个数量级。扩散系数随温度的升高而增大,随压力的增高而降低,且氧的扩散系数稍大于氮的扩散系数。     

高温高压水的分子动力学模拟

采用分子动力学（MD）模拟方法对高温高压水的结构性质和扩散系数进行了研究。结果表明,亚,临界和超临界条件下水分子间的氢键作用比常温常压下明显减弱。水分子的几何构型随温度的升高呈现规律变化,键长逐渐减小,键角逐渐增大。通过分析超,临界状态下水的径向分布函数看出,在一定压力下,径向分布函数峰值随着温度的升高呈现先增大后减小的趋势。扩散系数的模拟结果与文献试验值吻合良好,相对偏差小于5％。     

MgCl_2水溶液分子动力学模拟

采用分子动力学的方法 ,对无限稀释 Mg Cl2 水溶液进行了模拟。计算了包括 3个超临界点在内的 7个状态下无限稀释 Mg Cl2 水溶液中 Mg2 + - O,Mg2 + - H ,Cl- - O与 Cl- - H的径向分布函数 ,Mg2 + -水 (质心 )和 Cl- -水 (质心 )的配位数。采用均方位移与速度自相关函数两种方法计算了 Mg2 + 、Cl- 的扩散系数。计算结果表明 ,Mg2 + 有较强的第二层水化。超临界状态下 ,Mg2 + 与 Cl- 间有着较强的缔合作用。模拟得到的扩散系数与仅有的常温下实验数据相一致     

离子水化的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟的方法在 2 98 1 5K及无限稀释条件下对Li+、Na+、K+、F- 、Cl- 5种单个离子的水化现象进行研究 模拟得到了离子溶液体系一幅清晰的微观物理图像 ,阳离子周围的水分子以氧来靠近阳离子 ,而阴离子周围的水分子则以其中某一个氢来逼近阴离子 提出了一个“水化因子”的新概念来定量地表征离子水化的强弱 ,阳离子水化的强弱顺序为Li+>Na+>K+ 阴离子水化强弱顺序为F- >Cl- 对于水化作用较强的Li+,其虽有第二配位圈 ,但并无水化 离子的Pauling半径大小是决定离子水化强弱的关键因素 ,这些信息将为建立相应的分子热力学模型提供基础     

苯在超临界水中的分子动力学研究

Microscopic structure and diffusion properties of benzene in ambient water (298 K, 0.1 MPa) and supercritical water (673--773 K, 25---35 MPa) are investigated by molecular dynamics simulation with site-site models.It is found that at the ambient condition, the water molecules surrounding a benzene molecule form a hydrogen bond network. The hydrogen bond interaction between supercritical water molecules decreases dramatically under supercritical conditions. The diffusion coefficients of both the solute molecule and solvent molecule at supercritical conditions increase by 30---180 times than those at the ambient condition. With the temperature approaching the critical temperature, the change of diffusion coefficient with pressure becomes pronounced.     

SiC陶瓷材料分子动力学模拟概述

SiC是第3代宽带隙半导体的核心材料之一，具有极为优良的物理化学性能，应用前景十分广阔。本文着重介绍SiC陶瓷材料的分子动力学模拟的势能模型及主要技术细节。     

水汽液界面特性的平衡分子动力学模拟

采用SPC模型作为水分子动力学模拟的势能模型,以水分子内各原子作为统计对象进行统计计算,模拟得到其汽液界面特性参数的分布规律。结果表明,随着温度的升高,汽相主体密度增加,汽液界面厚度增大,液相主体密度降低,界面张力逐渐减小,液相主体区域势能的势阱深度也逐渐降低。随着模拟分子数的增加,液相主体密度增加,汽液界面厚度稍有增大。随着截断半径的增加,液相主体密度增加,汽液界面厚度变化不大。     

同核双原子分子流体液汽界面的分子动力学模拟研究

引言流体的界面性质是化工、冶金、材料等工业生产和设计过程中所需的重要基础物性,近年来采用分子模拟方法从微观角度考察流体界面性质的研究日趋活跃。界面体系的分子模拟较为复杂、费时。目前对简单的球形单原子模型流体及其二元混合物液汽界面体系的研究已较为深入,如Holcomb等采用分子动力学（MD）模拟方法较系统地对Lennard-Jones(LJ）流体的液汽界面进行了研究;郭明学和李以圭采用等概率扰动MonteCarlo（MC）模拟方法考察了方阱流体的液汽界面,但对多原子非球形分子模型流体液汽界面体系的研究报道则很少,只有Thompson,Gu…     

有机物在超临界CO2中无限稀释扩散系数的分子动力学模拟

根据物质的实验临界常数或与物质最基本分子结构相关的Joback或Lydersen临界常数估算法得到物质的临界常数,结合Lennard-Jones流体的对比状态方程,按照对应态原理得到了38种有机物分子的新的Lennard-Jones位能参数。由这些位能参数结合简单的组合规则,首次对一些高附加值的复杂实用有机物在313.15　K、16MPa的超临界CO     

有机物在超临界CO_2中无限稀释扩散系数的分子动力学模拟

根据物质的实验临界常数或与物质最基本分子结构相关的Joback或Lydersen临界常数估算法得到物质的临界常数,结合Lennard-Joned流体的对比状态方程,按照对应态原理得到了38种有机物分子的新的Lennard-Jones位能参数.由这些位能参数结合简单的组合规则,首次对一些高附加值的复杂实用有机物在313.15 K、16 MPa的超临界CO_2中的无限稀释扩散系数采用分子动力学模拟的方法进行了研究.模拟结果表明,采用这种新思路可以有效地预测超临界体系的扩散性质,满足超临界萃取工艺开发和设计的需要.     

H型气体水合物结构稳定性的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法首次对H型气体水合物的晶体结构及稳定性进行了研究,得到H型气体水合物中各分子（原子）作用点之间的径向分布函数．在此基础上,通过计算水合物晶格上水分子的平动均方置换、取向均方置换以及取向自关联函数,考察了温度和客体分子对H型气体水合物结构稳定性的影响．结果表明：在水合物生成条件下,水合物晶体结构的稳定性依赖于晶体胞腔空穴中的客体分子;而对温度的变化则不太敏感．     

分子模拟在化工应用中的若干问题及思考

随着高技术学科的飞速进步,化工学科在多年来已形成的理论和实验研究之外,又产生了一种完全独立而新颖的研究手段——分子模拟.目前化学工业受关注的新技术涉及聚合物、电解质等复杂物质,临界、超临界等复杂状态,界面、膜、溶液等复杂现象.实现化学工业从产品到过程设计完全自动化,在这些方面除了准确的物性数据外,更要对各种复杂现象的机理有深刻了解.分子模拟被认为是实现这一目标的关键技术之一.本文以分子动力学为主,结合计算量子化学,对分子模拟在化工应用中的若干问题进行讨论.     

锂离子交换ZSM-5型分子筛中水分子吸附特性的分子模拟

用巨正则系综Monte Carlo(grand canonical assemblage Monte Carlo,GCMC)模拟方法计算了水在HZSM-5型分子筛中的吸附热,计算结果与文献报道的实验结果吻合得较好.模拟了水在经锂离子(Li )交换后的ZSM-5型分子筛上的吸附等温线.在此基础上,进一步预测了水在不同硅铝摩尔(下同)比的LinZSM-5型分子筛中的吸附性质.计算结果显示:分子筛骨架上的硅铝比显著影响水的吸附量和等温吸附曲线,随着硅铝比的减小,分子筛中的自由体积减小,对水的吸附量增加.水分子的主要吸附位置是在Li 和铝原子的周围,LinZSM-5型分子筛中存在着1个主要的吸附位点.Li 等金属阳离子的交换能有效降低水的吸附热.在吸附量相同的条件下,水的吸附热随着硅铝比的升高而降低.     

钾基蒙脱石的分子力学和分子动力学模拟

利用分子力学(molecular mechanics,MM)和分子动力学(molecular dynamics,MD)模拟了K-蒙脱石层间阳离子和水的结构及动力学特征,并将模拟的X射线衍射结果与实验值进行比较.结果显示:在K-蒙脱石的最优构型中,层间距随着水含量的增加而增大;X射线衍射的模拟结果和实验结果一致;K+的位置和蒙脱石层间电荷位置有关,K+在1,2层水合物中依附于黏十的表面附近,而在3层水合物中K+则脱离表面开始向层中其它方向扩散.水分子在黏土层间分散于各个方向,而且存在水质子和K+竞争电荷位置的现象.水和K+在钾基蒙脱石中的活动性低于其在水中和溶液中的活动性.径向分布函数分析结果表明K+组织水分子的能力有限,说明K+对蒙脱石的水化膨胀起抑制作用.     

钠蒙脱石水化膨胀和层间结构的分子动力学模拟

运用Cerius^2软件中能量最小化和分子动力（molecular dynamics,MD）模块研究了钠蒙脱石的水化膨胀性能和层间结构特征。计算结果表明：当蒙脱石粘土中的水含量从0增加剑300mg／g时,平衡时蒙脱石的层间距d001值也随之增大,并且和实验数据吻合良好。通过对含有一、二、三层水分子钠蒙脱行的MD模拟可以看出,Na^＋在所有水化物中和四面体电荷位置成内层配位作用,而和八面体电荷位置成外层配位作用的Na^＋只住一层水化物中位置比较固定,在二层和三层水化物中逐渐向层中其它方向扩散。对所有3种水合物自扩散系数的计算结果说明：层间阳离子和水分子的活动性比水溶液中的低。Na-O,O-O和H-O的径向分布函数分析表明层间水分子的结构和水中水分子的结构不同。