基于随机行走的二维空间扩散模拟研究

分子的扩散行为是微观化学的重要研究领域. 影响扩散行为的因素很多,但是目前各个因素的具体影响效果还不明确. 作者基于随机行走理论建立了分子在二维空间的扩散模型,依据此模型自主开发了模拟软件以及数据分析系统,并利用该模拟软件系统研究了势垒尧横向速度等因素对扩散行为的影响,验证了该模型的可靠性,证明根据该模型可以得到和实验尧理论相吻合的结果. 该软件有望成为模拟微观化学扩散行为的潜在平台,如电化学以及膜过滤过程中的扩散.     

渗透物在致密聚合物膜中扩散的分形介质模型

利用自由体积理论讨论了渗透物分子在致密聚合物膜内的扩散机理, 提出了“扩散通道”的概念, 建立了渗透物在致密聚合物膜中扩散的分形介质模型, 考虑了自由体积分布对扩散过程的影响. 根据建立的模型, 渗透物在膜内的扩散是由在“扩散通道”上的一系列跳跃构成的. 根据致密膜内扩散通道的关联长度ξ(p)与膜厚L的关系, 可以把扩散分为正常扩散、 过渡扩散和分形扩散三部分, 给出了扩散相图, 提出并解释了分形渡越现象.     

锂锡合金中氚扩散行为的计算

锂锡合金是非常有前景的聚变能源堆液态包层产氚材料,研究氚在其中的扩散行为是很有意义的工作.本文从氢在金属中扩散的宏观规律出发,依据平板模型初步建立了氚-锂锡体系的扩散模型,利用相关文献数据,探讨了不同研究方式、氚浓度、温度对扩散行为的影响,分析了这种扩散的微观机制.计算结果表明:造成研究结论之间巨大差异的原因在于锂锡表...     

O2和CO表面催化反应的活性位分布模型

对于O_2和CO表面催化反应，建立了一个新的不可逆Monte Carlo模拟模型。在 二维格子中，引进了表面活性位和非活性位的要领。模型假设，一定浓度的活性位 随机分布在非活性位上，形成了活性位分布的二维格子模型反应器，并在ZGB模型 的基础上，考虑了氧原子和CO分子的表面扩散，特别是引进了吸附粒子的定向表面 扩散。其中，活性位和活性位最近邻是表面吸附物质反应的活性中心，而非活性位 的作用是通过表面扩散传质。当活性位浓度C_a = 1且考虑扩散时，模型还原为增 加了扩散的ZGB模型。当活性位浓度C_a = 1且只考虑氧的扩散时，模拟结果表明， 扩散几率达到某一数值（0.3）时，二级相变点完全消失。当活性位浓度C_a逐渐减 小时，单位活性位产生的CO_2的速率不断增大，这表明活性位的利用率提高了。     

溶剂在高分子中的扩散系数-Vrentas-Duda模型及其发展

自由体积理论是描述高分子材料中低分子量溶剂扩散现象的有效工具,以此为基础的Vrentas-Duda模型中多数参数不需要扩散实验测量,可以通过分子性质独立确定,对渗透物的扩散行为具有可预测性。综述了Vrentas-Duda自由体积理论的发展和修正情况,分析其对建立预测型溶剂扩散系数模型的贡献,为从分子基团水平上探索溶剂扩散现象奠定基础。     

Poisson-Boltzmann与Donnan模型计算压实膨润土孔隙水与外部溶液间离子平衡的差异性比较

压实膨润土孔隙水与外部溶液之间的离子平衡是影响离子在压实膨润土中扩散的影响因素之一, 表征这一平衡的离子平衡系数可用压实膨润土的宏观属性参数通过Donnan 模型计算得到. 通过对膨润土主体矿物蒙脱石的TOT层结构单元进行简化, 构建了一个压实膨润土的单类孔隙结构模型, 辅以一个尺度变量H, 用Poisson-Boltzmann (PB)理论模型计算上述离子平衡系数. 对比计算结果, 发现PB模型计算的离子平衡系数总是大于Donnan模型的结果, 而参数H是联系这两种模型之间的桥梁. 通过对参数H取极限H→0, 实现了从PB模型到Donnan 模型的数学变换, 并从机理上讨论了两种模型之间的差异及其在实际扩散问题中的应用.分析表明PB模型更符合离子在压实膨润土中扩散的实际情况, 更适于处理实际扩散问题.     

PEMFC阴极中氧扩散和电化学反应模型研究Ⅰ.TFFA模型及其数值计算

将薄膜浸渍聚集体(TFFA)模型用于描述质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极中氧的扩散和反应过程,其中包括氧气在气体扩散层和反应层气体通道中的扩散,氧气在反应层薄膜中的溶解和扩散,氧在反应层浸渍聚集体中的扩散和反应以及电子和离子的传导,并根据PEMFC阴极的结构特点给出TFFA模型的数值解法.     

分子在纯硅β分子筛内扩散的随机行走模型

建立了一个β分子筛上分子扩散的模型. 该模型中, 分子在β分子筛中运动是在不同吸附点位上作无规行走. β孔道的拓扑结构和在两种孔道吸附位上不同的跃迁几率导致分子沿两个主轴方向扩散, 扩散系数存在一个关联关系; 分子动力学对不同温度下苯分子在β分子筛上扩散模拟证实了这一关联关系. 氩原子在不同作用半径下的动力学模拟表明, 分子作用半径大小是满足随机行走假设的重要条件, 即该模型要求扩散分子作用半径足够大, 与分子筛孔径相近.     

水凝胶中物质扩散过程研究进展

主要从模型理论和实验研究方法两个方面综述了国内外聚合物水凝胶中物质扩散行为研究进展.水凝胶中扩散理论模型主要有自由体积模型、流体力学模型、位阻效应模型三大类;实验研究方法主要分为间接法和实时法两种.     

磷型萃淋树脂吸附MoO2^2＋的扩散动力学研究

考察了酸性含磷萃淋树脂CL—P204、CL—P507、CL—P5709吸附MoO_2~(2+)过程的扩散动力学,确定了MoO_2~(2+)在三种树脂上的交换属粒内扩散速控,符合G.E.Boyd模型,测定了扩散速率常数和扩散活化能。     

锂铅合金中氚扩散行为的理论研究

锂铅合金是非常有前途的聚变堆、聚变-裂变混合堆包层产氚材料,研究氚在其中的扩散行为是很有意义的工作.从氢在金属中扩散的宏观规律出发,依据平板模型初步建立了氚-锂铅体系的扩散模型,利用相关文献数据,探讨了不同研究方式、氚浓度、温度对扩散行为的影响,分析了这种扩散的微观机制.计算结果表明:造成研究结论之间巨大差异的原因在于锂铅表面物理和化学状态的不同考虑;在一定温度范围内,氚浓度的升高引起扩散系数的下降,温度的升高引起扩散系数的增加.     

煤焦CO_2气化反应动力学及内扩散对气化过程的影响分析

采用热重分析仪考察了气化温度(850-1 150℃)和煤焦粒径(60、505、950、1 515、2 000μm)对常压下神木煤焦气化反应的影响。在此基础上,运用体积模型、缩核模型和随机孔模型研究了煤焦常压二氧化碳气化反应动力学,分析了内扩散对煤焦气化反应的影响。结果表明,随机孔模型能够准确预测反应速率随煤焦转化率的变化。基于本征动力学数据,通过对Thiele模数、内扩散效率因子的计算,并将其与实验效率因子相比较,发现计算效率因子能够评估内扩散对初始气化反应的影响,但不能准确评估整个气化过程中内扩散对气化反应的影响。     

明胶层中的扩散和反应的动力学研究 (Ⅰ)纯扩散和扩散伴随一级反应的数值模型

设计了两个数值模型,分别描述明胶层中的反应物的纯扩散和扩散伴随一般反应的动力学过程。用这些模型可以给出反应物在明胶层中不同时间下的空间分布。比之通常的分析解法,计算机化的数值模型更易求解,而且更具有解决复杂动力学过程的能力。为了验证这些数值模型的适用性,还同时与相应的分析解法作了对照。     

离子交换动力学及其应用（下）

由离子交换的相间传质过程可知,离子交换过程包括膜扩散与粒扩散两种顺序的步骤,其中较慢的一个步骤便决定了整个离子交换过程的速率。在离子交换过程中,速率的控制步骤究竟是膜扩散还是粒扩散,可用Helfferich准数(He)作为判据,即由两种机理模型所得半交换期之比作表征:     

核自旋弛豫研究西洋参皂甙溶液中的分子运动

本文用~(13)C核自旋弛豫方法研究了西洋参皂甙OTS溶液中的分子运动情况,改进了含侧基内旋转运动的分子完全不对称旋转运动模型,导出了甲基内旋转运动为三位置跃迁内旋转运动的分子完全不对称旋转运动模型的谱密度函数,并分别用侧基自由扩散内旋转运动模型、受阻扩散内旋转运动模型和三位置跃迁内旋转运动模型,计算了分子中的侧基内旋转速率和内旋转位垒。     

动态凝胶网络中的溶质扩散

从理论和实验两方面研究了凝胶网络中溶质的扩散 .着重于凝胶网络的涨落对扩散的影响 ,以动态链渗流理论建立了凝胶动态网络中溶质扩散的数学模型 .制备了聚异丙基丙烯酰胺(PNIPA)水凝胶 ,用激光光散射法测定了凝胶网络的涨落行为 .用双室膜池法以甲基蓝为溶质测定了凝胶中的扩散 .模型与实验结果定性相符 .     

氧化锌颗粒脱硫中固体扩散的动力学分析

用电子探针显微分析 (EPMA)对ZnO基脱硫剂的脱硫颗粒径向硫分布行为进行了考查 ,对颗粒最外层粒子的实验结果分别用未反应收缩核模型及改良收缩核模型进行了动力学处理 ,给出了固体扩散活化能的参数估值。通过与热重研究的比较 ,进一步证实了固体粒子扩散的作用。     

自由基聚合中扩散效应分析

自由基聚合扩散效应包括“笼蔽效应”、凝胶效应和玻璃化效应,本文以聚合物大分子扩散理论发展为线索,首先讨论了基于粘度理论、标度理论、链缠结理论、自由体积理论等从宏观尺度描述自由基聚合扩散效应的模型,然后深入到微观分子尺度,从初级自由基的扩散行为讨论了“笼蔽效应”,基于增长自由基的三种扩散行为解释了凝胶效应和玻璃化效应,最后简单介绍了其他理论模型,并对理论未来的发展进行了展望。     

Li/Li(100)面自扩散体系的理论研究

本文应用对势方法构造了Li/Li(100)表面缺陷体系的吸附扩散相互作用模型势,考察了各种台阶、扭结、空位等表面缺陷对锂原子表面吸附扩散行为的影响。根据缺陷表面体系结合能和表面扩散活化势垒的结果,提出和分析了捕获能力和捕获网链的概念。     

PEMFC阴极中氧扩散和电化学反应模型研究—I．TFFA模型及其数值计算

将薄膜浸渍聚集体（TFFA）模型用于描述质子交换膜燃料电池（PEMFC）阴极中氧的扩散和反应过程，其中包括氧气在气体扩散层和反应层气体通道中的扩散，氧气在反应层薄膜中的溶解和扩散，氧在反应层浸渍聚休体中的扩散和反应以及电子和离子的传导，并根据PEMFC阴极的结构特点给出TFFA模型的数值解法。