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基于分子模拟的丙烯酰胺/丙烯酸钠/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠共聚物耐温机理
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作者 胡晓娜 伊卓 +3 位作者 刘希 张瑞琪 李雅婧 杨金彪 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第1期157-164,共8页
为了在分子原子尺度研究在高温环境中聚丙烯酰胺溶液性能,通过实验方法与分子动力学模拟相结合,建立部分水解聚丙烯酰胺(partially hydrolyzed polyacrylamide,HPAM)和丙烯酰胺-丙烯酸钠-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠(AM/AANa/AMPSNa)... 为了在分子原子尺度研究在高温环境中聚丙烯酰胺溶液性能,通过实验方法与分子动力学模拟相结合,建立部分水解聚丙烯酰胺(partially hydrolyzed polyacrylamide,HPAM)和丙烯酰胺-丙烯酸钠-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠(AM/AANa/AMPSNa)共聚物[acrylamide/sodium acrylate/2-acrylamide-2-methylpropanesulfonate sodium copolymer,P(AM/AANa/AMPSNa)]分子模型。从聚合物分子链刚柔性、氢键、水化层、相互作用能以及盐阳离子影响等方面,系统研究了两种聚合物在高温下的溶液性质,并阐释P(AM/AANa/AMPSNa)耐温作用微观机理。研究结果表明,在P(AM/AANa/AMPSNa)分子链上引入含甲基和磺化基团的侧链后,分子链刚性增加,同时磺酸基团与水形成更多的氢键且寿命更长;同时,强极性的磺酸基团使其水化层更加致密,阻碍了高温下阳离子对P(AM/AANa/AMPSNa)的静电屏蔽作用;不同温度条件下P(AM/AANa/AMPSNa)分子间非键相互作用更强,微观上分子链具有更强保水作用,宏观上具有更高黏度。 展开更多
关键词 聚合物 溶液 动力学 分子模拟 微尺度
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页岩变形干酪根中甲烷吸附-解吸特征分子模拟
2
作者 黄亮 徐侦耀 +6 位作者 陈秋桔 田宝华 杨琴 冯鑫霓 曲自硕 杨哲 安思润 《石油与天然气地质》 北大核心 2025年第3期995-1005,共11页
目前干酪根中甲烷吸附-解吸行为研究主要基于固定孔隙结构开展,干酪根孔隙变形对甲烷吸附-解吸的影响规律和作用机制尚不十分清楚。采用分子模拟方法研究了页岩干酪根中甲烷吸附-解吸行为及耦合的孔隙变形特征。构建和表征了干酪根纳米... 目前干酪根中甲烷吸附-解吸行为研究主要基于固定孔隙结构开展,干酪根孔隙变形对甲烷吸附-解吸的影响规律和作用机制尚不十分清楚。采用分子模拟方法研究了页岩干酪根中甲烷吸附-解吸行为及耦合的孔隙变形特征。构建和表征了干酪根纳米孔隙模型,研究了压力对干酪根变形的影响规律;用蒙特卡洛和分子动力学耦合方法,分析了甲烷吸附与干酪根变形的耦合特征;基于高压下吸附平衡的干酪根模型,进行了甲烷解吸模拟,研究了甲烷解吸滞后特征及解吸滞后成因。研究结果表明:①ⅡD型干酪根中极微孔为运移主通道,孤立的超微孔受孔隙变形影响具有运移潜力。②干酪根孔隙结构在压力上升和下降循环中基本上有可逆变化规律。③干酪根吸附变形过程分为体积膨胀和孔隙重组2个阶段。④结构变形可提高甲烷吸附能力,甲烷选择性吸附于干酪根中非均质的强亲和性位点,导致干酪根孔隙空间发生明显改变。⑤干酪根变形结构中观察到较小的解吸滞后环,孔隙变形是解吸滞后的重要诱因,吸附-解吸热力学差异与毛管凝聚效应不是甲烷解吸滞后现象产生的原因。 展开更多
关键词 吸附 解吸滞后 变形 分子模拟 干酪根 页岩气
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陆相页岩有机质-黏土矿物复合孔隙体系中多组分烃类-水混合物赋存的分子模拟--以四川盆地侏罗系自流井组大安寨段为例
3
作者 任文希 曾小军 +2 位作者 王光付 郭建春 刘彧轩 《石油与天然气地质》 北大核心 2025年第1期304-314,共11页
针对四川盆地侏罗系陆相页岩气烃类组成多样的特点,建立了干酪根狭缝孔、伊利石狭缝孔和复合孔组成的有机质-黏土矿物复合孔隙体系分子模型。通过分子动力学模拟,研究了湿气在复合孔隙体系中的微观赋存特征及其影响因素。研究发现:①压... 针对四川盆地侏罗系陆相页岩气烃类组成多样的特点,建立了干酪根狭缝孔、伊利石狭缝孔和复合孔组成的有机质-黏土矿物复合孔隙体系分子模型。通过分子动力学模拟,研究了湿气在复合孔隙体系中的微观赋存特征及其影响因素。研究发现:①压力较低时,烃类分子会优先占据复合孔中靠近干酪根壁面的孔隙空间;而在高压条件下,分子数增加,较重的烃类分子会优先占据复合孔中靠近干酪根壁面的孔隙空间,使得轻质烃类只能在伊利石壁面处赋存。②在相同压力条件下,孔径越大,孔隙空间越大,可以容纳的烃类分子越多。③高压条件下水分子之间相互作用增强,并在氢键作用下聚集成团,团状水簇可赋存在干酪根表面,或游离于复合孔中,或形成水膜附着于伊利石表面。④有机质-黏土矿物复合孔隙体系中的有机质孔隙、复合孔和黏土矿物孔隙均对烃类赋存有贡献。相对于有机质孔隙,复合孔和黏土矿物孔隙能够容纳更多烃类分子,且以轻质烃类为主,含气性和可动性更好。 展开更多
关键词 干酪根 伊利石 湿气 分子模拟 复合孔隙体系 陆相页岩气 四川盆地
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多光谱法和分子对接模拟法研究褐煤黄腐植酸和纤维素酶的相互作用
4
作者 王晓霞 牛浩然 +6 位作者 孙吉盛 王亚雄 王梦涵 付蕊 马庆 张建玲 王炜 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第8期2190-2199,共10页
通过荧光光谱、同步荧光光谱、三维荧光光谱、紫外-可见吸收光谱、圆二色谱、红外光谱和分子对接模拟系统性的研究了黄腐植酸(FA)与纤维素酶(CEL)在特定条件下的相互作用及其对CEL构象的影响。荧光光谱分析表明,随着CEL浓度的增加,FA的... 通过荧光光谱、同步荧光光谱、三维荧光光谱、紫外-可见吸收光谱、圆二色谱、红外光谱和分子对接模拟系统性的研究了黄腐植酸(FA)与纤维素酶(CEL)在特定条件下的相互作用及其对CEL构象的影响。荧光光谱分析表明,随着CEL浓度的增加,FA的荧光强度呈现出规律性的猝灭现象。此外,猝灭常数随温度升高而降低,这表明FA对CEL荧光存在显著的静态猝灭效应。热力学分析表明,FA与CEL之间的相互作用主要由范德华力和氢键作用主导,且该反应在热力学上具有自发性。Förster能量转移理论计算表明,FA与CEL之间可能存在非辐射能量转移。紫外-可见吸收光谱和同步荧光光谱进一步验证了静态猝灭机制,并表明FA的结构密度和氨基酸残基微环境发生变化。圆二色谱分析显示,FA与CEL的结合位点位于色氨酸残基附近的疏水腔内,导致CEL二级结构的疏水性降低,肽链更加舒展,进一步证实了两者之间的相互作用及FA对CEL二级结构的影响。分子对接研究表明,FA与CEL之间的相互作用主要由范德华力和氢键主导,二者通过这些作用力实现稳定结合,该结论与热力学计算结果相符。红外光谱结果也支持这一结论。 展开更多
关键词 黄腐植酸 纤维素酶 多光谱法 分子对接模拟法
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C_(12)H_(25)-(HG)亲水基团对无烟煤润湿影响的试验和分子模拟
5
作者 张江石 贾宏福 +4 位作者 任晓锋 王亚南 张琪 佟林全 王彦辉 《煤炭学报》 北大核心 2025年第4期2175-2187,共13页
表面活性剂被广泛应用于水基降尘技术,其润湿煤尘的主控因子为亲水基团(HG)。为明确表面活性剂中HG对煤尘润湿性的影响,通过宏观润湿性能测试、量子化学计算(DFT),并结合分子模拟,探究了十二烷基型表面活性剂(C_(12)H_(25)-[HG])常见亲... 表面活性剂被广泛应用于水基降尘技术,其润湿煤尘的主控因子为亲水基团(HG)。为明确表面活性剂中HG对煤尘润湿性的影响,通过宏观润湿性能测试、量子化学计算(DFT),并结合分子模拟,探究了十二烷基型表面活性剂(C_(12)H_(25)-[HG])常见亲水基团(SO_(4)^(-)、PO_(4)H、OH、COO^(-))在无烟煤表面润湿差异及固-液界面调控机制。结果表明:亲水基团对无烟煤的润湿效果排序为:SO_(4)^(-) > COO-> PO4H > OH;HG吸附至无烟煤表面,相对增加了疏水位点C—O质量分数,易形成氢键,有助于改善无烟煤润湿性;无烟煤中大部分正负电势区域都小于水分子之间的正负电势极值是无烟煤润湿性差的内在原因,HG与水分子的极值差(ΔESP)与接触角呈线性负相关,可作为评价表面活性剂润湿性能的参考指标;表面活性剂溶液-煤微观润湿界面中,根据径向分布函数(RDF)判断含不同HG的表面活性剂在无烟煤界面的吸附能力依次为:SO_(4)^(-) > COO^(-)> OH >PO_(4)H;相比于其他亲水基团,HG(SO_(4)^(-)),煤与水的相互作用能最大,氢键数目最多,水分子扩散系数提高了46.3%,吸附量增加了27.43%;HG一方面与水分子具有较强的相互作用,易形成强氢键,另一方面其吸附于煤-水界面,增强了水分子向煤表面的扩散系数,导致水分子吸附量增大,进而强化了煤尘润湿性;筛选或设计降尘剂时,可考虑引入强极性HG(SO_(4)^(-))以提高无烟煤润湿效率。研究结果为矿井粉尘治理中表面活性剂的应用提供理论依据和参考。 展开更多
关键词 无烟煤 润湿性 表面活性剂 亲水基团 分子模拟
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天然气膜分离提氦的分子动力学模拟研究进展
6
作者 董航 梁筱万 +2 位作者 郭男 张顺克 赵健 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第17期7023-7030,共8页
氦气是一种极其重要却又十分稀缺的资源。在中国,氦气的主要来源是从天然气中提取。天然气中氦气的含量较低,因此提取的难度较大,天然气膜分离提氦技术是近年来比较热门的技术,但该项技术目前尚不成熟,实际实验的难度较大,通过分子动力... 氦气是一种极其重要却又十分稀缺的资源。在中国,氦气的主要来源是从天然气中提取。天然气中氦气的含量较低,因此提取的难度较大,天然气膜分离提氦技术是近年来比较热门的技术,但该项技术目前尚不成熟,实际实验的难度较大,通过分子动力学(molecular dynamics,MD)模拟就可以很好地解决相关的问题。综述了近年来用于MD模拟天然气膜分离提氦热门的膜材料,采用MD模拟时膜模型的构建方法,模拟力场的选择以及对膜材料分离性能的评价方法。二维类石墨烯薄膜和混合膜材料是目前比较热门的膜材料,COMPASS和UFF力场的应用比较广泛,氦透过大多数膜材料的能量势垒较低,多数膜材料对氦气和甲烷的选择性和渗透率都较高,研究结果对膜分离天然气提氦实际投产具有很好的指导意义。 展开更多
关键词 分子动力学模拟 氦气 天然气提氦 膜分离
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基于定量XRD的碱激发胶凝材料分子动力学模拟
7
作者 王晴 李赫维 +2 位作者 丁兆洋 张强 赵明宇 《建筑材料学报》 北大核心 2025年第5期483-490,共8页
提出了一种碱激发胶凝材料分子模型搭建方法,采用Rietveld精修和内标法定量X射线衍射技术(QXRD)分析了碱激发胶凝材料的晶相成分,并与X射线荧光分析(XRF)结果对照分析了非晶相化学成分,采用X射线衍射(XRD)分峰法得到碱激发胶凝材料非晶... 提出了一种碱激发胶凝材料分子模型搭建方法,采用Rietveld精修和内标法定量X射线衍射技术(QXRD)分析了碱激发胶凝材料的晶相成分,并与X射线荧光分析(XRF)结果对照分析了非晶相化学成分,采用X射线衍射(XRD)分峰法得到碱激发胶凝材料非晶相的近程有序结构,利用Materials Studio软件搭建了水化硅铝酸钠(N‑A‑S‑H)和水化硅铝酸钙(C‑A‑S‑H)的结构,并通过分子动力学模拟径向分布函数和体积模量进行了验证.结果表明:N‑A‑S‑H凝胶的近程有序结构与方钠石接近;C‑A‑S‑H凝胶的近程有序结构与水化钙铝黄长石接近.通过径向分布函数与体积模量验证了搭建模型的准确性.本文的模型搭建方法基于真实样品的XRD测试结果,与单一采用软件模拟的方法相比具有更好的真实性和创新性. 展开更多
关键词 碱激发胶凝材料 反应产物 X射线衍射 RIETVELD精修 XRD分峰法 分子动力学模拟
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内蒙古褐煤大分子结构模型优化与高温燃烧机理的分子动力学模拟研究
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作者 贾进章 田昊 +3 位作者 贾鹏 赵丹 王东明 宋海龙 《煤炭转化》 北大核心 2025年第2期35-46,共12页
在分子水平上了解褐煤的高温燃烧机理是至关重要的。通过工业分析和元素分析,XPS,^(13)C NMR核磁共振实验和表征数据构建了内蒙古褐煤大分子结构模型并对其进行了结构优化,基于反应力场分子动力学(ReaxFF MD)模拟,利用AMS软件研究了其在... 在分子水平上了解褐煤的高温燃烧机理是至关重要的。通过工业分析和元素分析,XPS,^(13)C NMR核磁共振实验和表征数据构建了内蒙古褐煤大分子结构模型并对其进行了结构优化,基于反应力场分子动力学(ReaxFF MD)模拟,利用AMS软件研究了其在2500 K~4000 K高温下的燃烧行为,重点分析了4000 K高温下的燃烧特性。通过ReaxFF MD的模拟结果得出了褐煤高温燃烧过程中的主要气体和自由基产物的反应占比,确定了褐煤高温燃烧的主要气相产物(CO_(2),CO,H_(2)O,O_(2))和活性物种(·O,·H,·OH,·CHO,·CH_(2)O,·CHO_(2))。通过MS软件的Dmol^(3)模块,重点分析了主要燃烧产物的静电式分布和扩散特性。结果表明:内蒙古褐煤的燃烧过程包括多种复杂的物理化学相互作用;通过静电势分布和扩散特性分析发现,自由基在燃烧链反应中生成和消耗对燃烧过程的维持至关重要(特别是·OH和·H),电势分布显示出明显的高活性特征,扩散特性表现出高扩散性和高迁移性,表明高温环境下的扩散和反应活性对燃烧效率和链反应的延续起到了关键作用,进一步揭示高温可以有效促进自由基的生成和消耗,从而优化燃烧效率并减少污染物的生成。 展开更多
关键词 褐煤燃烧 大分子结构模型 REAXFF MD 模拟 高温燃烧 自由基动力学
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功能化六方氮化硼改性聚丙烯的分子动力学模拟
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作者 李亚莎 庞梦昊 +2 位作者 王佳敏 陈俊璋 王璐敏 《塑料》 北大核心 2025年第2期129-134,共6页
聚丙烯为热塑性材料,达到使用寿命后可回收利用,在高压电缆绝缘领域具有较好的应用前景。但是,当其用作绝缘材料时,热性能与力学性能均较差,需要对其改性,从而满足绝缘材料的要求。六方氮化硼为较好的纳米掺杂材料,可用作改性材料。基... 聚丙烯为热塑性材料,达到使用寿命后可回收利用,在高压电缆绝缘领域具有较好的应用前景。但是,当其用作绝缘材料时,热性能与力学性能均较差,需要对其改性,从而满足绝缘材料的要求。六方氮化硼为较好的纳米掺杂材料,可用作改性材料。基于分子模拟技术,搭建了PP、PP/BN、PP/BN-OH、PP/BN-NH2复合模型,通过计算热性能、力学性能,根据这2个性能的变化分析改性效果。结果表明,4个复合模型中,接枝氨基的模型改性效果最佳。对于热性能而言,PP的玻璃化转变温度提升了48 K,自由体积分数降低了1.05%,热导率高于其他模型,这表明,热性能得到提升;对于力学性能而言,PP刚性的降低至最小值,并且,PP韧性的增强效果达到最佳。氨基功能化六方氮化硼对聚丙烯的改性效果最佳。 展开更多
关键词 分子模拟 聚丙烯 六方氮化硼 热性能 力学性能
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基于分子动力学模拟的氧化石墨烯改性沥青界面力学性能研究
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作者 黄立新 苏广厦 罗伟伦 《武汉科技大学学报》 北大核心 2025年第4期279-288,共10页
本文采用分子动力学模拟方法,研究了氧化石墨烯改性沥青的界面力学性能。首先搭建氧化石墨烯沥青复合材料模型,然后通过界面的模拟拉拔实验,计算得到氧化石墨烯改性沥青的界面力学性能参数,探讨了温度、氧化率、石墨烯氧化类型及拉拔速... 本文采用分子动力学模拟方法,研究了氧化石墨烯改性沥青的界面力学性能。首先搭建氧化石墨烯沥青复合材料模型,然后通过界面的模拟拉拔实验,计算得到氧化石墨烯改性沥青的界面力学性能参数,探讨了温度、氧化率、石墨烯氧化类型及拉拔速率对界面力学性能的影响。结果表明,当温度低于玻璃化转换温度时,界面应力最大值随温度升高而增大,当温度超过玻璃化转换温度后,界面应力最大值随温度升高而减小,温度对氧化石墨烯改性沥青界面力学性能具有较大影响。当氧化率从0逐步增加到10%时,界面应力最大值不断增大,对界面的黏结性能有促进作用。当氧化率从10%逐步增加到30%时,界面应力最大值不断减小,导致界面黏结性能下降。在氧化率不变的情况下,界面应力最大值随着羧基占比增加而减小,羟基和羧基两种含氧官能团的比例对界面黏结性能有较大影响。随着拉拔速率提高,界面应力最大值增加,拉拔速率对界面黏结性能也有影响。 展开更多
关键词 分子动力学模拟 氧化石墨烯 沥青 复合材料 界面力学性能 黏结性能
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烟煤抑尘剂的制备及分子动力学模拟
11
作者 张迎新 高江帆 +1 位作者 杨康 杨永凤 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第7期2656-2665,共10页
为避免煤炭开采、运输过程中产生扬尘污染大气,通过单因素试验,优选出表面活性剂快速渗透剂T、高分子聚合物羧甲基纤维素钠、无机盐氯化钙作为烟煤复合型抑尘剂的单体组分,以沉降时间、抗蒸发性、结壳硬度作为评价指标,通过正交试验确... 为避免煤炭开采、运输过程中产生扬尘污染大气,通过单因素试验,优选出表面活性剂快速渗透剂T、高分子聚合物羧甲基纤维素钠、无机盐氯化钙作为烟煤复合型抑尘剂的单体组分,以沉降时间、抗蒸发性、结壳硬度作为评价指标,通过正交试验确定烟煤抑尘剂各组分的最佳配比。测试烟煤抑尘剂抗风蚀性能,表征喷洒抑尘剂后的煤样。试验结果表明:与传统喷雾降尘相比,烟煤抑尘剂拥有良好的抗风蚀性,喷洒至煤尘表面形成的固化层能持续抵御8 m/s风速的侵蚀;模拟结果表明:相对煤-水两相吸附界面,喷洒烟煤抑尘剂后固液两相界面形成了更厚的吸附层,水分子运动更剧烈,显著增加了二者的结合能力。 展开更多
关键词 安全卫生工程技术 烟煤 抑尘剂 分子动力学模拟 氢键吸附
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表面接枝KH550的石墨烯改性聚二甲基硅氧烷热力学性能的分子动力学模拟
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作者 李亚莎 田泽 +3 位作者 王璐敏 庞梦昊 曾跃凯 赵光辉 《材料导报》 北大核心 2025年第2期257-262,共6页
为分析表面接枝有硅烷偶联剂KH550的石墨烯对聚二甲基硅氧烷(PDMS)性能的影响,本工作采用分子动力学的方法对纯PDMS、未接枝KH550的石墨烯改性PDMS,以及表面接枝KH550的石墨烯(接枝密度分别为6%和12%)改性PDMS进行建模,从微观角度对比... 为分析表面接枝有硅烷偶联剂KH550的石墨烯对聚二甲基硅氧烷(PDMS)性能的影响,本工作采用分子动力学的方法对纯PDMS、未接枝KH550的石墨烯改性PDMS,以及表面接枝KH550的石墨烯(接枝密度分别为6%和12%)改性PDMS进行建模,从微观角度对比分析改性后PDMS热力学性能的提升。模拟结果表明,在PDMS中掺杂石墨烯或在石墨烯表面接枝KH550后再与PDMS混合,均能改善PDMS热导率、玻璃化转变温度、自由体积、均方位移及水分子的扩散系数和结合能等热力学性能。在含水模型中,接枝密度为6%和12%的表面接枝KH550石墨烯改性PDMS相较于纯PDMS 250 K热导率分别提高25.6%和21.6%,玻璃化转变温度分别提高70 K和77 K。对比接枝KH550的石墨烯改性PDMS的含水与不含水的模型可知,水分子能够提高均方位移,降低玻璃化转变温度和减小自由体积,同时水分子扩散系数及结合能随温度与接枝密度的不同而有所差异。本研究的结果可为减少冰闪电压对电力系统影响的实验研究提供参考,同时对研发输电线路融冰、疏水性材料提供理论支撑。 展开更多
关键词 聚二甲基硅氧烷(PDMS) 硅烷偶联剂 KH550 热导率 扩散系数 分子动力学模拟
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Ag^(+)、Zn^(2+)、Cr^(3+)改性Y型分子筛吸附脱除喹啉的模拟计算研究 被引量：3
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作者 孙潇镝 唐克 +3 位作者 高畅 富添 王聚财 洪新 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2025年第1期61-68,共8页
首先考察了吸附时间对三种改性Y型分子筛AgY、ZnY、CrY吸附脱除模拟燃料中喹啉的影响,结果发现三种分子筛对喹啉的吸附容量和去除率大小顺序均为:AgY>CrY>ZnY.运用Materials Studio软件,采用巨正则蒙特卡洛(GCMC)和密度泛函理论(D... 首先考察了吸附时间对三种改性Y型分子筛AgY、ZnY、CrY吸附脱除模拟燃料中喹啉的影响,结果发现三种分子筛对喹啉的吸附容量和去除率大小顺序均为:AgY>CrY>ZnY.运用Materials Studio软件,采用巨正则蒙特卡洛(GCMC)和密度泛函理论(DFT)对改性Y型分子筛吸附喹啉机理进行了模拟计算研究,得出以下结论:模拟计算AgY、ZnY、CrY的比表面积和孔体积与其低温N2吸附-脱附表征结果基本一致,并且发现改性Y型分子筛的吸附脱氮能力与比表面积和孔体积关系不大;以Fukui函数为基础,采用Mulliken和Hirshfeld两种布局数分析方法模拟计算了三种改性Y型分子筛的相对亲电性并分析Lewis酸强弱,其Lewis酸大小顺序为:AgY>CrY>ZnY;对三种改性分子筛进行了前线轨道分析,其化学吸附活性大小为AgYCrY>ZnY,模拟计算所得各种结果与实验结果顺序完全一致. 展开更多
关键词 Y型分子筛 改性 吸附 喹啉 模拟
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纳米尺度下水液滴撞击固体表面润湿性行为的分子动力学模拟 被引量：1
14
作者 王美婷 祁影霞 +5 位作者 陶杰 陈曦 杨宇水 张蕾 刘妮 杨果成 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2025年第2期91-97,共7页
本文采用分子动力学方法研究纳米尺度下水液滴碰撞铜壁面的润湿过程,水滴温度和固液作用强度对润湿性行为的影响以及直径为4.67 nm球形液滴在273 K-353 K温区、固液作用强度在1-3范围内,水滴的润湿行为和平衡接触角与温度、固液作用强... 本文采用分子动力学方法研究纳米尺度下水液滴碰撞铜壁面的润湿过程,水滴温度和固液作用强度对润湿性行为的影响以及直径为4.67 nm球形液滴在273 K-353 K温区、固液作用强度在1-3范围内,水滴的润湿行为和平衡接触角与温度、固液作用强度之间的变化关系.研究结果显示:液滴在不同润湿性壁面上会产生明显不同的润湿演化特性.模拟结果表明对于亲水材料,由于壁面附近水分子所受的势能束缚随温度升高而增强,平衡接触角则相应减小;对于疏水材料,由于随温度的升高分子之间增加的势能大于固液之间增加的势能而表现出平衡接触角随着温度升高而增大的趋势.因此,针对其材料亲水性能,可以通过改变温度影响其润湿行为,从而提高传热、传质和自清洁性能. 展开更多
关键词 润湿性 接触角 分子动力学模拟 纳米液滴
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TiO_(2)纳米颗粒烧结机制分子动力学模拟 被引量：1
15
作者 戴月明 周梅芳 +2 位作者 沈建华 姜海波 李春忠 《化工进展》 北大核心 2025年第4期2202-2214,共13页
氯化钛白是化工、储能等领域重要的无机原料,其性能受到烧结热处理等多因素控制。传统实验手段难以准确量化烧结过程,而分子动力学模拟能从原子尺度准确评估烧结的动态演化过程,但现有研究对诸如温度、粒度、排列方式等因素的机理阐释... 氯化钛白是化工、储能等领域重要的无机原料,其性能受到烧结热处理等多因素控制。传统实验手段难以准确量化烧结过程,而分子动力学模拟能从原子尺度准确评估烧结的动态演化过程,但现有研究对诸如温度、粒度、排列方式等因素的机理阐释比较单一局限。本文引入非等径多颗粒模型、烧结颈尺寸、Lindemann指数和表观活化能等有效表征参数,通过分子动力学模拟系统研究了温度、粒度及排列方式对TiO_(2)纳米颗粒的烧结行为的影响。结果表明,升高温度有利于激发剧烈的原子迁移扩散,加速烧结体的致密化进程。温度相同时,较小粒径的TiO_(2)纳米颗粒烧结速率更快,但易被较大粒径颗粒吸收融合。此外,颗粒排列方式也会影响烧结行为,堆垛排列比线性排列有更明显的烧结优势。烧结初期主要通过表面扩散生长,而后期通过晶界扩散致密化。研究结果对优化工业烧结参数、制备高性能纳米材料具有指导意义。 展开更多
关键词 二氧化钛 纳米粒子 烧结 分子动力学模拟 扩散
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分子动力学模拟脉冲电场对高盐腌制牛肉细胞膜结构影响 被引量：1
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作者 陈甜 韩敏义 +4 位作者 郭雨晨 贾婧文 白云 冯宪超 徐幸莲 《农业工程学报》 北大核心 2025年第6期288-298,共11页
从分子层面上探索细胞膜的分子动力学行为和纳米通道的形成过程,可避免传统方法的局限性,该研究对不同电场强度(2、3、4kV/cm)处理下的牛肉腌制前后进行电阻抗参数分析,并设计了一种基于分子动力学的计算机模拟方案,评估脂双层在模拟过... 从分子层面上探索细胞膜的分子动力学行为和纳米通道的形成过程,可避免传统方法的局限性,该研究对不同电场强度(2、3、4kV/cm)处理下的牛肉腌制前后进行电阻抗参数分析,并设计了一种基于分子动力学的计算机模拟方案,评估脂双层在模拟过程中的密度分布、均方位移、径向分布函数及回转半径等。结果显示,随着电场强度的增加,样品的阻抗幅值减少,相位角增大,经NaCl腌制后,不同场强处理的样品之间的幅值和相位角的差异均缩小,添加4 kV/cm的电场,可以加速膜中脂双层分子的迁移,形成纳米通道,而8%NaCl不会破坏生理水平下细胞膜的结构,高盐体系中NaCl更倾向于通过纳米通道。结果表明,脉冲电场处理会破坏细胞膜的完整性,且其遭到破坏的程度与电场强度有关,高盐体系下NaCl对稳定穿孔的结构起到积极作用。研究结果为优化肉品腌制工艺、设计细胞膜结构在电场作用下的纳米通道等提供参考。 展开更多
关键词 脉冲电场 牛肉腌制 分子动力学模拟 电阻抗 纳米通道
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基于ReaxFF的神府煤的分子模型构建及热解特性模拟研究
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作者 司徒友珉 朱云锋 +4 位作者 韩晨 许建良 沈中杰 代正华 刘海峰 《化学工程》 北大核心 2025年第1期54-59,共6页
基于热解的煤炭分级分质利用是煤炭清洁高效利用的重要途径之一。通过多种仪器分析和表征,构建由5 450个原子组成,相对分子质量达到40 500的神府煤分子体系,并使用反应分子动力学进行热解过程模拟。研究表明:神府煤的有机结构骨架中芳... 基于热解的煤炭分级分质利用是煤炭清洁高效利用的重要途径之一。通过多种仪器分析和表征,构建由5 450个原子组成,相对分子质量达到40 500的神府煤分子体系,并使用反应分子动力学进行热解过程模拟。研究表明:神府煤的有机结构骨架中芳香碳在总碳中质量占比最大,其脂肪碳结构中含有大量分支结构。热解模拟结果显示,随着模拟温度的升高,半焦收率先减少再增加,焦油收率变化趋势与之相反,热解气收率则随着温度的升高而升高,在2 600 K时趋于稳定。在较低温度区间内,升高温度有助于碳元素从半焦向焦油和热解气中迁移;在全温度段内,氢、氧元素主要迁移至热解气中。 展开更多
关键词 分子动力学模拟 正则系综 煤 热解
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超支化环氧树脂复合材料力学性能分子模拟
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作者 王瑜 陈苏芳 +1 位作者 张道洪 杨犁 《华东理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期197-208,共12页
采用分子动力学(MD)模拟手段,研究了以双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)支链分子和六氢均三嗪超支化环氧树脂(HHTE1)超支化分子作为改性剂的环氧树脂复合材料,预测了材料三维结构和支链的改变其对力学性能的影响。结果表明,二维平面材料的弹性... 采用分子动力学(MD)模拟手段,研究了以双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)支链分子和六氢均三嗪超支化环氧树脂(HHTE1)超支化分子作为改性剂的环氧树脂复合材料,预测了材料三维结构和支链的改变其对力学性能的影响。结果表明,二维平面材料的弹性模量(E)、体积模量(K)、剪切模量(G)均大于一维线性结构材料的对应值(分别高出0.52%~1.61%、0.28%~1.04%、1.01%~2.89%);三维立体结构较二维平面结构材料的E、K、G分别减少1.52%~3.33%、1.05%~4.35%、2.30%~3.13%。与DGEBA支链相比,HHTE1支链交联改性材料的E、K、G均有明显提升(分别提升5.56%~11.90%,4.86%~10.86%、5.59%~10.74%)。本文构建的材料模型为晶体有序排列材料,研究其各向异性的力学性能发现,空间位阻与支链相互作用分别主导力学性能变化,其Ex、Ez、G(010)受支链作用和主链取向改变的影响,Ey、G(100)、G(001)受空间位阻作用。 展开更多
关键词 超支化分子 环氧树脂 分子动力学模拟 力学性能 物化性质 复合材料
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基于Janus纳米通道的脱盐过程分子动力学模拟研究
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作者 李姿睿 齐凯 +1 位作者 王军 夏国栋 《化工学报》 北大核心 2025年第7期3531-3538,共8页
海水淡化即利用海水脱盐来生产淡水的过程,是实现水资源利用开源增量的一种新技术。通过分子动力学模拟的方法,构建了由亲疏水材料复合而成的Janus纳米通道,在通道两端分别布置高低温热源,液态水在通道亲水段实现蒸发脱盐,水分子在疏水... 海水淡化即利用海水脱盐来生产淡水的过程,是实现水资源利用开源增量的一种新技术。通过分子动力学模拟的方法,构建了由亲疏水材料复合而成的Janus纳米通道,在通道两端分别布置高低温热源,液态水在通道亲水段实现蒸发脱盐,水分子在疏水段的温度梯度作用下实现热渗透输运,从而实现海水淡化过程。结果表明,相较于传统疏水通道,Janus纳米通道的产水速率有87.5%的提升,并能保持95%以上的离子去除率,且在脱盐过程中通道内的产水速率与温差、通道宽度、系统温度及两端壁面亲疏水差异呈正相关关系,而亲疏水壁面的占比则存在一个最佳值。所提出的关于Janus纳米通道脱盐过程的分子动力学模拟可以为未来基于低品位余热利用的膜法海水淡化过程提供理论指导。 展开更多
关键词 脱盐 Janus纳米通道 膜 纳米材料 分子模拟
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固/液界面动力学的分子动力学模拟研究进展 被引量：1
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作者 崔德旭 屈佳润 +3 位作者 李思佳 王欣欣 张建宝 王海丰 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第1期1-17,共17页
凝固是自然界中普遍存在的由液态向固态的相变过程,对固/液界面迁移动力学过程的研究直接影响着非平衡凝固理论的发展。受制于实验手段,目前很难对固/液界面附近的原子行为直接进行原位观测。随着分子模拟理论的不断深入,以此为基础的... 凝固是自然界中普遍存在的由液态向固态的相变过程,对固/液界面迁移动力学过程的研究直接影响着非平衡凝固理论的发展。受制于实验手段,目前很难对固/液界面附近的原子行为直接进行原位观测。随着分子模拟理论的不断深入,以此为基础的分子动力学模拟技术(Molecular dynamics, MD)为固/液界面迁移等非平衡动力学过程的研究及相关理论的发展提供了新途径。本文首先简要介绍固/液界面迁移动力学的分子动力学模拟实现的方法;随后系统介绍了纯物质、二元合金及多主元合金固/液界面迁移动力学的分子动力学模拟研究进展;最后,总结说明了分子动力学模拟技术在固/液界面迁移研究的重要性,并对未来分子动力学模拟在凝固领域的发展进行了展望。 展开更多
关键词 固/液界面 晶体生长动力学 非平衡凝固 分子动力学模拟
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