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机器学习原子间势分子动力学模拟在电化学储能材料研究中的应用进展
1
作者 林奕希 蒋雨桥 +6 位作者 冯相民 要腾宇 夏颖慧 刘振辉 郑明波 申来法 许真铭 《中国材料进展》 北大核心 2025年第4期330-348,共19页
电化学储能材料研究领域对分子模拟有着切实的需求,而经典分子动力学和从头算分子动力学模拟因无法兼顾精度和效率的问题限制了分子模拟的广泛应用。近年来,基于机器学习方法构建原子间势模型得到了快速的发展,机器学习原子间势分子动... 电化学储能材料研究领域对分子模拟有着切实的需求,而经典分子动力学和从头算分子动力学模拟因无法兼顾精度和效率的问题限制了分子模拟的广泛应用。近年来,基于机器学习方法构建原子间势模型得到了快速的发展,机器学习原子间势分子动力学模拟可以兼顾经典分子动力学模拟的计算效率和从头算分子动力学模拟的准确性。为了更好地呈现机器学习原子间势分子动力学模拟技术在电化学储能材料研究领域的应用进展和前景,重点介绍了其在固体电解质、电解液、电极/电解质(液)界面等研究领域的应用,并总结了材料领域机器学习原子间势及其分子动力学模拟所存在的挑战和机遇。 展开更多
关键词 分子动力学模拟 第一性原理计算 机器学习 分子力场 电化学储能材料
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煤粉富氧燃烧反应机制研究进展及展望
2
作者 张海 刘文扬 +3 位作者 曹俊杰 吴坤民 罗赛贝 范卫东 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第2期80-92,共13页
煤粉富氧燃烧技术作为实现燃煤电站二氧化碳高效捕集的关键途径,凭借其在碳减排领域展现出的巨大潜力,已成为全球能源与环境领域的研究焦点。在当前我国以煤为主的能源结构下,深入解析煤粉在富氧燃烧条件下的复杂反应网络与微观作用机制... 煤粉富氧燃烧技术作为实现燃煤电站二氧化碳高效捕集的关键途径,凭借其在碳减排领域展现出的巨大潜力,已成为全球能源与环境领域的研究焦点。在当前我国以煤为主的能源结构下,深入解析煤粉在富氧燃烧条件下的复杂反应网络与微观作用机制,对推进煤炭资源清洁高效利用具有重要意义。然而传统试验研究方法受限于宏观特性统计与微观反应细节的关联缺失,难以精确揭示不同因素对煤粉热解与燃烧过程的影响机制以及反应过程中分子层面的动态演变规律。近年来,随着计算化学的快速发展,基于反应分子动力学(ReaxFFMD)与密度泛函理论(DFT)的跨尺度模拟方法,为突破这一技术瓶颈提供了全新的研究范式。在研究对象方面,从煤的三维网格结构模型出发,拓展至类煤基质结构模型。基于分子以及量子化学的跨尺度研究,详细梳理了煤粉热解与燃烧过程中的产物释放规律,氮元素迁移特性以及主要反应机理;系统阐释了富氧燃烧特征气氛(CO_(2)、H_(2)O)对煤热解与燃烧过程的影响机制;深入探讨了在富氧条件下煤中特征组分(特征电子基团、金属原子)的作用机理。最后就揭示复杂煤结构内部反应过程、反应力场开发、分子模型修正等问题,对分子与量子跨尺度模拟进行了总结与展望,力图为新型富氧燃烧技术的开发奠定理论基础。 展开更多
关键词 煤粉富氧燃烧 煤热解 跨尺度模拟 分子反应动力学模拟 量子化学计算
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基于计算化学的木质素热解机理研究进展
3
作者 汪峣 陶雨洁 张会岩 《东南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期912-924,共13页
木质素热解机理研究是高效制备液体燃料、炭材料、化学品等高值产品的重要前提。综述了近年来利用计算化学方法包括分子动力学模拟和量子化学计算所揭示的木质素热解机理最新研究进展。首先,对木质素的结构特征进行了介绍,并阐述了在计... 木质素热解机理研究是高效制备液体燃料、炭材料、化学品等高值产品的重要前提。综述了近年来利用计算化学方法包括分子动力学模拟和量子化学计算所揭示的木质素热解机理最新研究进展。首先,对木质素的结构特征进行了介绍,并阐述了在计算化学中使用的典型木质素模型化合物。然后,分别基于木质素热解机理的分子动力学模拟和量子化学计算,讨论了木质素热解过程中的整体演化行为、单体间C—O和C—C连接键断裂、木质素单体的转化以及木质素热解过程中产物的相互作用机理。最后,阐述了木质素热解机理研究中的现存问题和值得深入研究的方向,为未来生物质高值化利用提供参考。 展开更多
关键词 木质素 热解机理 量子化学计算 分子动力学模拟
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LLM-105的ReaxFF参数优化与分子动力学模拟
4
作者 宋亮 张泳 +5 位作者 叶婧 陈博聪 侯方超 苏浩龙 蒋俊 周素芹 《火炸药学报》 北大核心 2025年第2期138-149,I0006,共13页
针对ReaxFF初始力场描述2,6-二氨基-3,5-二硝基-1-氧化物(LLM-105)的不足,采用了一种基于梯度下降算法JAX-ReaxFF框架策略,对ReaxFF反应力场进行了重新参数化,特别关注不同键和键角的势能面解离变化;在模拟不同温度和分解速率的反应过程... 针对ReaxFF初始力场描述2,6-二氨基-3,5-二硝基-1-氧化物(LLM-105)的不足,采用了一种基于梯度下降算法JAX-ReaxFF框架策略,对ReaxFF反应力场进行了重新参数化,特别关注不同键和键角的势能面解离变化;在模拟不同温度和分解速率的反应过程中,深入分析了LLM-105的反应机制。结果表明,当温度为1500 K时,分子反应主要聚焦于聚合和脱氢反应;随着温度的逐渐升高,LLM-105的反应模式呈现出了新的变化,当温度不小于2000 K时,除了原有的聚合和脱氢反应外,还观察到了C-NO_(2)键和C-NH_(2)键的断裂现象;值得注意的是,C-NO_(2)键的断裂成为触发这一系列反应的关键因素;随着分子中的C-NO_(2)和C-NH_(2)键开始发生均裂反应,促进了中间产物HON_(2)、NO_(2)和NH_(3)的形成,并经历一系列复杂的相互反应,最终生成了N_(2)、H_(2)O和CO_(2)等稳定产物,表明该力场能够有效模拟在不同温度和加热速率下的化学反应变化。 展开更多
关键词 量子化学 LLM-105 梯度下降算法 分解机制 分子动力学模拟 ReaxFF力场
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新型高温酸化缓蚀剂的制备及性能评价 被引量：3
5
作者 王业飞 王婧 +2 位作者 杨震 杨江 郭雷 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期5712-5722,共11页
为了更好地减缓油气田高温酸化下金属的腐蚀,研究出一种耐高温且配方简单的复合酸化缓蚀剂。以喹啉和氯化苄为原料,采用“一锅法”制备得到了一种新型稠杂环季铵盐(BQD)缓蚀主剂。通过添加甲酸、乌洛托品等复配剂,经过单因素失重法优选... 为了更好地减缓油气田高温酸化下金属的腐蚀,研究出一种耐高温且配方简单的复合酸化缓蚀剂。以喹啉和氯化苄为原料,采用“一锅法”制备得到了一种新型稠杂环季铵盐(BQD)缓蚀主剂。通过添加甲酸、乌洛托品等复配剂,经过单因素失重法优选,得到一种配方简单的新型高温酸化缓蚀剂GS-1,通过电化学测试、表面形貌分析研究其缓蚀性能,采用分子模拟的方法研究BQD的缓蚀机理。结果表明,GS-1缓蚀剂在添加量为3%时,在160℃下盐酸与土酸的酸化环境中,N80钢片的腐蚀速率分别降低至41.63g/(m^(2)·h)、31.94g/(m^(2)·h),均可达行业标准要求;GS-1缓蚀剂可在N80钢片表面形成一层吸附保护层,属于兼具抑制阳极和阴极反应的混合型缓蚀剂;量子化学计算及分子动力学模拟表明,BQD的缓蚀活性优于常见的苄基喹啉季铵盐缓蚀剂(BQC),同时BQD分子是以共轭平面为基准,与金属基底平行的角度被吸附于界面上,具有更加高效的缓蚀性能。 展开更多
关键词 新型稠杂环季铵盐 缓蚀性能 高温酸化 腐蚀 电化学 量子化学计算 分子模拟
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富含双键咪唑啉在饱和CO_(2)盐水中缓蚀行为研究
6
作者 邹斌 梁伟 +3 位作者 盖平原 陈晓春 程仕键 付朝阳 《石油与天然气化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期78-86,共9页
目的合成含有两个双键的亚油酸咪唑啉,与传统的含有单个双键油酸咪唑啉对比,研究其结构对其缓蚀性能的影响。方法在60℃下将Q235钢浸泡于饱和CO_(2)的3%(w)NaCl溶液中,通过失重、电化学测试和缓蚀效率测试,并通过表面分析方法观察腐蚀... 目的合成含有两个双键的亚油酸咪唑啉,与传统的含有单个双键油酸咪唑啉对比,研究其结构对其缓蚀性能的影响。方法在60℃下将Q235钢浸泡于饱和CO_(2)的3%(w)NaCl溶液中,通过失重、电化学测试和缓蚀效率测试,并通过表面分析方法观察腐蚀后钢片形貌变化,最后通过理论计算对合成缓蚀剂进行性能研究。结果电化学与失重结果显示在加入质量浓度为200 mg/L的亚油酸咪唑啉后,缓蚀效率能达到90%,缓蚀性能优于常见的油酸咪唑啉。在结构上,由于亚油酸咪唑啉分子比油酸咪唑啉多了一个双键,增加了咪唑啉缓蚀剂的吸附位点,使其能更好地吸附于金属的表面。结论亚油酸咪唑啉对碳钢有很好的缓蚀性能;在同等实验条件下,缓蚀性能优于油酸咪唑啉;其吸附满足Langmuir吸附等温线;吸附过程中主要通过N—Fe键吸附在Fe表面。 展开更多
关键词 缓蚀剂 亚油酸咪唑啉 电化学评价 量子化学计算 分子动力学模拟
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高掺量磷石膏水硬性胶凝材料组成设计与性能调节 被引量：5
7
作者 刘爱平 吴赤球 +2 位作者 水中和 吕伟 练九阳 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第3期1003-1011,共9页
本文研究的水硬性磷石膏胶凝材料体系由80%(质量分数)磷石膏,以及少量矿渣、水泥、偏高岭土、粉煤灰、硅灰等辅助胶凝材料组成,借助力学性能试验数据与分子动力学(MD)模拟为超高掺量磷石膏体系组成设计提供依据,后续对该体系强度倒缩问... 本文研究的水硬性磷石膏胶凝材料体系由80%(质量分数)磷石膏,以及少量矿渣、水泥、偏高岭土、粉煤灰、硅灰等辅助胶凝材料组成,借助力学性能试验数据与分子动力学(MD)模拟为超高掺量磷石膏体系组成设计提供依据,后续对该体系强度倒缩问题进行性能调节。结果表明,当磷石膏掺量固定时,辅助胶凝材料(SCM)的n(CaO)/n(SiO_(2)+Al_(2)O_(3))摩尔比接近1的样品力学性能结果最佳。分子动力学对模型原子表面积和孔结构分布的模拟结果与力学性能规律相符,孔结构越小时抗压强度越高;在原子尺度上,n(CaO)/n(SiO_(2)+Al_(2)O_(3))摩尔比接近1时O、Ca、Al及S原子表现出较高的扩散能力,可充分发挥碱激发与硫酸盐激发效应,同时使得OO、Al—O、Si—O键长增大而失稳水解,促进水化产物钙钒石的生成。最后,通过调节SCM的种类,在磷石膏-矿渣-水泥体系中复掺偏高岭土、硅灰及粉煤灰改善了90 d龄期强度倒缩的问题。基于化学组分设计配合比对大宗量利用磷石膏以及获得性能更好的胶凝材料具有重要意义。 展开更多
关键词 高掺量磷石膏 化学成分 分子动力学模拟 组成设计 性能调节
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热水化学驱体系与稠油组分间相互作用及其理论模拟研究 被引量：1
8
作者 韩玉贵 刘长龙 +3 位作者 赵鹏 郑雯雯 刘岳鹏 李轶 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期138-147,共10页
为了探究温度和聚合物化学剂对稠油性质的影响,通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪以及流变仪对稠油组分进行了分析.由扫描电子显微镜观察到沥青质表面形态不规则,胶质表面粗糙且具有孔道结构.傅里叶变换红外光谱检测出3种稠油... 为了探究温度和聚合物化学剂对稠油性质的影响,通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪以及流变仪对稠油组分进行了分析.由扫描电子显微镜观察到沥青质表面形态不规则,胶质表面粗糙且具有孔道结构.傅里叶变换红外光谱检测出3种稠油组分具有芳香烃的特征吸收峰.通过流变性能测试研究了聚合物化学剂的投加量、矿化度、温度和pH值对稠油流变性能和体相结构特性的影响.结果表明,聚合物投加量对稠油的储能模量和损耗模量有显著影响,而矿化度的增加则增强了稠油的复数黏度,酸性和碱性条件下稠油的黏弹性较中性条件更强.通过理论计算研究发现,添加聚合物化学剂可以降低稠油的黏度,在较高的温度下效果更加显著.沥青质与聚合物化学剂之间的相互作用最强,其次为胶质,与油分的相互作用最弱.聚合物化学剂对稠油组分的径向分布函数无明显影响,主要影响界面处的稠油组分.聚合物化学剂与沥青质可以形成氢键,添加聚合物化学剂后,沥青质内部的氢键数量减少,与聚合物化学剂之间的氢键数量增加.温度升高会减少氢键数量,尤其是沥青质与聚合物化学剂之间的氢键. 展开更多
关键词 热水化学驱 流变性能 理论计算 分子动力学模拟
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化学链甲烷氧化偶联界面反应路径和晶格氧传递的分子动力学模拟 被引量：1
9
作者 李婉莹 陈良勇 《燃料化学学报（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期820-830,共11页
本研究采用分子动力学模拟的方法计算八种金属氧化物催化剂-载氧体CL-OCM反应性能,并对性能最优的Mn_(2)O_(3)开展反应时间和颗粒尺寸的研究。结果表明,适当延长反应时间有利于提高C_(2)H_(4)选择性;C/O=1是Mn_(2)O_(3)的理想尺寸。基... 本研究采用分子动力学模拟的方法计算八种金属氧化物催化剂-载氧体CL-OCM反应性能,并对性能最优的Mn_(2)O_(3)开展反应时间和颗粒尺寸的研究。结果表明,适当延长反应时间有利于提高C_(2)H_(4)选择性;C/O=1是Mn_(2)O_(3)的理想尺寸。基于以上结果分析了Mn_(2)O_(3)CL-OCM界面反应路径和晶格氧传递问题,以揭示反应机理。CH_(3)^(*)气相二聚化生成C_(2)H6的是CL-OCM最主要的碳偶联路径。除此之外,还存在两条碳偶联路径,均由CH2^(*)引发。CH_(3)^(*)与OH^(*)表面结合生成甲醇是CL-OCM副反应的先决步骤,抑制甲醇生成是提高CL-OCM反应C_(2)选择性的关键。晶格氧存在转化,表面晶格氧是甲烷活化的活性氧。晶格氧数量差异及体相晶格氧迁移阻力差异是导致CH_(4)转化率和C_(2)选择性不同的主要原因。该研究为CL-OCM催化剂-载氧体的机理探究提供新的方法。 展开更多
关键词 化学链甲烷氧化偶联 催化剂-载氧体 分子动力学模拟 界面反应 晶格氧
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亚油酸含量对大豆11S球蛋白膜理化性质的影响
10
作者 周荣雪 赵源 +2 位作者 石林凡 任中阳 翁武银 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1-8,共8页
为探究成膜液和膜中脂质和蛋白之间的相互作用,研究了亚油酸含量(蛋白质量的0%、10%、20%、30%和40%)对11S球蛋白成膜液的黏度及膜的微观结构和理化性质的影响。共聚焦激光扫描显微镜图像显示,成膜液中油滴尺寸均随亚油酸含量增加而增大... 为探究成膜液和膜中脂质和蛋白之间的相互作用,研究了亚油酸含量(蛋白质量的0%、10%、20%、30%和40%)对11S球蛋白成膜液的黏度及膜的微观结构和理化性质的影响。共聚焦激光扫描显微镜图像显示,成膜液中油滴尺寸均随亚油酸含量增加而增大,干燥成膜后油滴尺寸进一步增大。扫描电子显微镜结果显示,添加亚油酸后光滑致密的蛋白膜上表面出现油滴聚集,而下表面变得粗糙,但未出现油滴。添加40%亚油酸后,膜的玻璃化转变温度、抗拉伸强度和水蒸气透过系数分别由53.50℃、12.67MPa和2.52×10^(-10)g/(m·Pa·s)降低至50.38℃、7.30 MPa和1.83×10^(-10)g/(m·Pa·s),而断裂延伸率由95.58%增加至198.15%。分子动力学模拟结果表明,11S球蛋白与亚油酸分子在200 ns内没有发生相互作用。添加亚油酸会导致11S球蛋白膜中离子键和二硫键比例下降,而疏水相互作用和非二硫键共价键比例增加。以上结果表明,添加亚油酸可以通过改变膜中蛋白间的化学相互作用,从而影响膜的理化性质。研究结果将为大豆蛋白乳液膜成膜机制的研究提供理论参考。 展开更多
关键词 11S球蛋白 可食膜 亚油酸 分子动力学模拟 化学结合力
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离子液体萃取分离FCC柴油中双环芳香性硫氮组分:实验和分子机理
11
作者 蒋斯麒 胡玉峰 +2 位作者 程永强 刘清华 雷志刚 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期3651-3659,F0004,共10页
萃取技术可以作为加氢脱硫脱氮工艺的重要补充用于分离油品中芳香性硫氮组分。在分子尺度和实验尺度对离子液体萃取分离苯并噻吩和喹啉进行探讨,利用COSMO-RS模型从37种常见离子液体中确定1-乙基-3-甲基咪唑双氰胺盐([EMIM][DCA])为最... 萃取技术可以作为加氢脱硫脱氮工艺的重要补充用于分离油品中芳香性硫氮组分。在分子尺度和实验尺度对离子液体萃取分离苯并噻吩和喹啉进行探讨,利用COSMO-RS模型从37种常见离子液体中确定1-乙基-3-甲基咪唑双氰胺盐([EMIM][DCA])为最佳离子液体萃取剂。通过液液相平衡实验证明了[EMIM][DCA]萃取分离苯并噻吩和喹啉的可行性,再生实验表明所选离子液体在5次循环中萃取性能始终保持稳定。在分子尺度揭示了萃取过程的分离机理,分子动力学模拟和量子化学计算结果表明离子液体与苯并噻吩/喹啉之间形成的π-π相互作用和C—H…N氢键相互作用是离子液体高效分离苯并噻吩和喹啉的主要作用力。研究结果可为新型高效萃取剂设计提供理论指导。 展开更多
关键词 萃取脱硫脱氮 离子液体 相平衡 分子模拟 量子化学计算 COSMO-RS模型
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卤代咔唑类污染物潜在人体蓄积性差异分析
12
作者 马俊超 秦超 +2 位作者 王泽铭 李泽楷 高彦征 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期6435-6441,共7页
本研究以人血清白蛋白(HSA)为模式蛋白,通过光谱学和量子化学计算手段,分析其与4种典型卤代咔唑(PHCZs)——3-溴咔唑(3BCZ)、2,7-二溴咔唑(27BCZ)、3,6-二溴咔唑(36BCZ)和3,6-二氯咔唑(36CCZ)间互作效应,以评估其潜在人体蓄积性差异及机... 本研究以人血清白蛋白(HSA)为模式蛋白,通过光谱学和量子化学计算手段,分析其与4种典型卤代咔唑(PHCZs)——3-溴咔唑(3BCZ)、2,7-二溴咔唑(27BCZ)、3,6-二溴咔唑(36BCZ)和3,6-二氯咔唑(36CCZ)间互作效应,以评估其潜在人体蓄积性差异及机制.研究发现,4种PHCZs均能结合在HSA位点2,分子间结合强弱顺序依次为:36BCZ(3.89×10^(5)L/mol)>36CCZ(3.41×10^(5)L/mol)>3BCZ(1.43×10^(5)L/mol)>27BCZ(2.95×10^(4)L/mol).由于分子间结合稳定性好且对HSA结构损伤较小,不同PHCZs在人体内具有较强的潜在蓄积性.量子化学计算表明,不同PHCZs分子表面静电势负面积的大小和分布对分子间结合起到决定性作用.本研究揭示了常见PHCZs潜在人体蓄积性差异及机制,对于明确环境中需要重点监测和管控的PHCZs种类以及PHCZs人体健康风险评估具有重要指导意义. 展开更多
关键词 卤代咔唑 人血清白蛋白 生物积累 分子动力学模拟 量子化学计算
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环保型缓蚀剂壳寡糖对304不锈钢化学机械抛光的影响 被引量：1
13
作者 张鑫 陈国美 +4 位作者 倪自丰 季明捷 郑世坤 卞达 钱善华 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期97-104,共8页
为研究环保型缓蚀剂壳寡糖对304不锈钢化学机械抛光过程和抛光效果的影响,探讨其在抛光过程中与金属表面的作用方式及吸附机制,采用化学机械抛光试验、接触角测量、扫描电子显微镜(SEM)和X-射线色散能谱仪(EDS)分析等方法,研究壳寡糖有... 为研究环保型缓蚀剂壳寡糖对304不锈钢化学机械抛光过程和抛光效果的影响,探讨其在抛光过程中与金属表面的作用方式及吸附机制,采用化学机械抛光试验、接触角测量、扫描电子显微镜(SEM)和X-射线色散能谱仪(EDS)分析等方法,研究壳寡糖有机分子对304不锈钢化学机械抛光的影响,采用量子化学计算研究壳寡糖分子的全局反应参数,分析计算反应活性位点,采用分子动力学模拟有机分子在金属表面的吸附并分析活性原子的径向分布。结果表明:CMP抛光过程中添加壳寡糖能够通过吸附作用在304不锈钢表面形成一层疏水性的薄膜,抑制氧化剂对不锈钢表面的刻蚀,提高抛光后的表面质量;在壳寡糖质量浓度为400 mg/L时得到表面粗糙度为1.65 nm的最佳表面质量。量子化学研究表明,壳寡糖的活性反应位点主要为O原子,能够在金属表面形成多中心吸附。分子动力学模拟表明,壳寡糖有机分子能够平行吸附在金属表面,有机分子中的O原子能够与铁原子形成配位键,在吸附中占据主导地位。 展开更多
关键词 壳寡糖 化学机械抛光 吸附机制 量子化学研究 分子动力学模拟
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计算机模拟仿真技术在智能涂层领域的研究进展
14
作者 陆健烨 杨瑞宁 +2 位作者 王瑞欣 罗振扬 罗艳龙 《涂料工业》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期45-50,共6页
传统的实验试做法在智能涂层的研究方面存在研究效率较低、机理解释不清晰等缺陷,为了更好地为智能涂层结构设计提供有效指导,计算机模拟仿真技术在智能涂层领域被广泛应用。介绍了智能涂层研究领域最常用的3种计算机模拟仿真技术,根据... 传统的实验试做法在智能涂层的研究方面存在研究效率较低、机理解释不清晰等缺陷,为了更好地为智能涂层结构设计提供有效指导,计算机模拟仿真技术在智能涂层领域被广泛应用。介绍了智能涂层研究领域最常用的3种计算机模拟仿真技术,根据模拟尺度从小到大分别为量子化学计算、分子动力学模拟以及有限元分析,对其在智能涂层研究领域的具体应用进行了讨论。总结了3种模拟仿真技术存在的优势和适用范围,为智能防腐涂层、自愈合涂层、光热响应涂层的研究提出了建议。最后,对计算机模拟仿真技术尚存在的一些问题进行了阐述并展望了其在智能涂层领域应用的发展方向。 展开更多
关键词 计算机模拟仿真 构效关系 智能涂层 电子化学计算 分子动力学模拟 有限元分析
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不同晶型CL-20冲击分解机理的分子动力学模拟
15
作者 唐梅 曾淑琼 +1 位作者 刘桂林 牛振威 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1000-1009,I0002,共11页
为深入理解含能材料在极端条件下的冲击起爆、冲击点火、爆轰过程和爆轰产物状态等,利用自洽电荷紧束缚密度泛函理论(SCC-DFTB)结合多尺度冲击模拟技术(MSST)研究了4种晶型(α、β、γ、和ε)CL-20在冲击波加载下的分解反应过程;考虑到... 为深入理解含能材料在极端条件下的冲击起爆、冲击点火、爆轰过程和爆轰产物状态等,利用自洽电荷紧束缚密度泛函理论(SCC-DFTB)结合多尺度冲击模拟技术(MSST)研究了4种晶型(α、β、γ、和ε)CL-20在冲击波加载下的分解反应过程;考虑到α-CL-20通常以含水加合物的形式存在,同时也计算了水分子对α-CL-20冲击分解过程的影响。结果表明,在同一冲击波速下,4种晶型(α-、β-、γ-、和ε-)CL-20中,γ-CL-20密度最小,具有最大的压缩比。当冲击波速为8km/s时,γ-CL-20完全分解,而其余3种晶型CL-20直到冲击波速达到9km/s时才完全分解,但4种晶型CL-20分解反应平衡后小分子产物组分和含量是一致的。此外,水分子的加入则会显著提高CL-20分子的活性,加速固相α-CL-20的裂解,增加固相α-CL-20的冲击感度。冲击加载下固相CL-20的初始分解路径受晶型影响较小,主要受冲击波速影响,当冲击波速低于8km/s时,分解反应主要源于N—NO_(2)键的断裂;当冲击波速超过9km/s时,CL-20分子中N—NO_(2)键受到高压抑制,C—H键中H可能优先与相邻的NO_(2)基形成五元环,进一步生成NO和OH。 展开更多
关键词 爆炸力学 量子化学 SSC-DFTB CL-20 初始反应机理 分子动力学模拟 晶型
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计算化学模拟分析蓝晶石族矿物与石英的浮选机理
16
作者 许洪峰 牛艳萍 《矿冶工程》 CAS 北大核心 2024年第1期72-76,共5页
采用量子化学计算、分子动力学模拟等手段,对矿物晶体结构和表面性质、矿物与浮选药剂的作用机理进行系统分析,探讨了蓝晶石族矿物与石英的浮选机理。结果表明,蓝晶石、红柱石、硅线石与石英表面性质差异性决定了其可浮性差异,柠檬酸能... 采用量子化学计算、分子动力学模拟等手段,对矿物晶体结构和表面性质、矿物与浮选药剂的作用机理进行系统分析,探讨了蓝晶石族矿物与石英的浮选机理。结果表明,蓝晶石、红柱石、硅线石与石英表面性质差异性决定了其可浮性差异,柠檬酸能增加蓝晶石族矿物与石英之间的可浮性差异;计算化学模拟结果与浮选试验规律相吻合。 展开更多
关键词 蓝晶石族矿物 石英 浮选 计算化学 量子化学 分子动力学模拟 柠檬酸
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分子模拟在化工应用中的若干问题及思考 被引量：31
17
作者 朱宇 陆小华 +3 位作者 丁皓 王俊 王延儒 时钧 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期1213-1223,共11页
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... 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 。 展开更多
关键词 分子模拟 分子动力学 计算量子化学 化学工程
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苯并咪唑类缓蚀剂缓蚀性能的理论评价 被引量：52
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作者 张军 赵卫民 +2 位作者 郭文跃 王勇 李中谱 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2008年第7期1239-1244,共6页
采用量子化学计算和分子动力学模拟相结合的方法,对2-巯基苯并咪唑(A)、2-氨基苯并咪唑(B)、2-甲基苯并咪唑(C)和苯并咪唑(D)等四种缓蚀剂抑制HCl对碳钢腐蚀的性能进行理论评价,并对其缓蚀机理进行分析.全局活性指数的计算表明,四种分子... 采用量子化学计算和分子动力学模拟相结合的方法,对2-巯基苯并咪唑(A)、2-氨基苯并咪唑(B)、2-甲基苯并咪唑(C)和苯并咪唑(D)等四种缓蚀剂抑制HCl对碳钢腐蚀的性能进行理论评价,并对其缓蚀机理进行分析.全局活性指数的计算表明,四种分子中,2-巯基苯并咪唑分子具有最强的反应活性;对于其他三种分子,Fukui指数和全电子密度分布指出,2-氨基苯并咪唑具有两个亲电攻击中心,可在金属表面形成双中心吸附,其缓蚀性能应优于2-甲基苯并咪唑和苯并咪唑;缓蚀剂分子与三层铁原子表面相互作用的分子动力学模拟进一步确认2-甲基苯并咪唑比苯并咪唑在金属表面吸附更稳定.综合量子化学计算和分子动力学模拟的计算结果,四种缓蚀剂分子缓蚀效率的顺序应为A>B>C>D,缓蚀性能的理论评价结论与实验结果相吻合. 展开更多
关键词 苯并咪唑 缓蚀剂 理论评价 量子化学计算 分子动力学模拟
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咪唑啉类缓蚀剂性能的评价及其机理研究 被引量：7
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作者 马文军 范峥 +3 位作者 李稳宏 李珍 田盼盼 孙晋蒙 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期9-12,33,共5页
针对陕北某天然气气井腐蚀现象日益严重以及天然气中H2S,CO2等酸性组分质量浓度不断增大等一系列亟待解决的生产实际问题,首先利用质量损失法对4种常用的咪唑啉类缓蚀剂进行了缓蚀效果评价,然后通过量子化学计算和分子动力学模拟的方法... 针对陕北某天然气气井腐蚀现象日益严重以及天然气中H2S,CO2等酸性组分质量浓度不断增大等一系列亟待解决的生产实际问题,首先利用质量损失法对4种常用的咪唑啉类缓蚀剂进行了缓蚀效果评价,然后通过量子化学计算和分子动力学模拟的方法对其缓蚀行为和作用机理进行了初步研究。结果表明:咪唑啉类缓蚀剂对金属的缓蚀作用,主要由于其分子中的咪唑环及极性基团的作用;发生吸附时,咪唑环优先吸附于金属表面,有利于咪唑啉分子在金属表面形成稳定的保护膜。同时憎水支链的自由移动与伸展,能够在远离金属表面的地方形成一层致密的疏水层,阻碍了腐蚀介质与金属基体的接触,有效地增强了咪唑啉分子的缓蚀效果。缓蚀剂缓蚀性能的理论评价结果与实验结果相吻合。 展开更多
关键词 咪唑啉 缓蚀剂 量子化学计算 分子动力学模拟
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2,5-二芳基-1,3,4-噻二唑衍生物的合成及缓蚀性能 被引量：9
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作者 钱建华 潘晓娜 +1 位作者 张强 刘琳 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期2737-2748,共12页
合成4种2,5-二芳基-1,3,4-噻二唑化合物,即2,5-二苯基-1,3,4-噻二唑(DPTD),2,5-二(2-羟基苯)-1,3,4-噻二唑(2-DHPTD),2,5-二(3-羟基苯)-1,3,4-噻二唑(3-DHPTD)和2,5-二(4-羟基苯)-1,3,4-噻二唑(4-DHPTD)。通过Tafel极化曲线和电化学阻... 合成4种2,5-二芳基-1,3,4-噻二唑化合物,即2,5-二苯基-1,3,4-噻二唑(DPTD),2,5-二(2-羟基苯)-1,3,4-噻二唑(2-DHPTD),2,5-二(3-羟基苯)-1,3,4-噻二唑(3-DHPTD)和2,5-二(4-羟基苯)-1,3,4-噻二唑(4-DHPTD)。通过Tafel极化曲线和电化学阻抗研究4种油溶型噻二唑衍生物在50 mg·L-1硫-乙醇体系中的缓蚀性能,电化学测试表明:腐蚀液中添加噻二唑衍生物后,银片腐蚀得到抑制;随着缓蚀剂浓度增大,腐蚀电流密度减小,缓蚀效率增大;当缓蚀剂浓度为90 mg·L-1时,4种缓蚀剂DPTD、2-DHPTD、3-DHPTD和4-DHPTD的缓蚀效率分别为85.8%、94.6%、96.4%和97.1%。采用扫描电子显微镜和原子力显微镜观察其表面形貌,可知缓蚀剂在金属表面形成一层保护膜,阻止腐蚀物质与金属表面的接触,从而抑制银片腐蚀。经分子动力学分析可知,4种噻二唑衍生物吸附于金属表面遵循Langmuir等温方程,且吸附属于以化学吸附为主的混合型吸附。量子化学计算和分子动力学模拟研究表明,4种缓蚀剂均具有很好的缓蚀作用,且4种缓蚀剂的缓蚀效率大小顺序是[4-DHPDT]>[3-DHPDT]>[2-DHPDT]>[DPDT],这与实验结果一致。 展开更多
关键词 噻二唑衍生物 缓蚀剂 Langmuir吸附等温方程 分子动力学模拟 量子化学计算
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