分子动力学模拟研究方解石表面油膜脱附机理

本文重点研究油湿型方解石表面的形成过程和方解石表面油膜在SO_4~(2-)作用下脱附的过程,从分子尺度探究油膜形成机理和SO_4~(2-)作用机理.首先,为模拟碳酸盐岩油藏实际而建立油湿型方解石表面.范德华力和静电作用下油分子运动到方解石表面形成双层结构的油膜,方解石表面由水湿变为油湿.结果表明,与第二层相比,第一层排列更有序,结构更稳定,对润湿性影响更大.而后,研究方解石表面油膜在SO_4~(2-)作用下脱附的过程和作用机理.方解石表面油膜的脱附可以分为两步:静电作用下水通道的形成;氢键作用下水膜的形成.最终,方解石表面由油湿变为水湿.研究表明:SO_4~(2-)参与了方解石表面油膜脱附过程中重要的静电力作用和氢键作用,加速了水通道和水膜的形成,加速了方解石表面油膜的脱附,对储层润湿性影响较大.     

硫酸钠溶液中方解石表面油膜脱附机理研究

摘要：本文重点研究油湿型方解石表面形成的过程和方解石表面油膜在SO42-作用下脱附的过程,从分子尺度探究油膜形成机理和SO42-作用机理。首先,为模拟碳酸盐岩储层实际而建立油湿型碳酸盐岩表面。范德华力和静电作用下油分子运动到方解石表面形成双层结构的油膜,方解石由水湿变为油湿。结果表明,与第二层相比,第一层排列更有序,结构更稳定,对储层润湿性影响更大。而后,研究方解石表面油膜在SO42-作用下脱附的过程和作用机理。方解石表面油膜的脱附可以分为两步：静电作用下水通道的形成;氢键作用下水膜的形成。最终,方解石表面由油湿变为水湿。研究表明：SO42-参与了方解石表面油膜脱附过程中重要的静电力作用和氢键作用,加速了水通道和水膜的形成,加速了方解石表面油膜的脱附,对储层润湿性影响较大。     

高分子混合刷吸附/脱附蛋白质的模型化研究

本文基于扩散动力学,建立了一种新的理论模型研究高分子混合刷在蛋白质吸附/脱附过程中的动力学特性.理论模型考虑高分子混合刷中一种高分子链(P-高分子链)对蛋白质的吸附,另一种高分子链(N-高分子链)对蛋白质的脱附,以及吸附/脱附的时滞性.通过选取模型中各参数值,获得了具有不同化学、物理性质的高分子混合刷对蛋白质的部分吸附/脱附、完全吸附/脱附,以及周期性吸附/脱附的动力学特性.研究发现,由于外加交变电场的作用,高分子混合刷对蛋白质吸附/脱附过程呈现出周期性循环的动力学特性,并且平均吸附、脱附量增加.本文理论结果符合实验观测.可以预言,外加交变电场可实现高分子混合刷对蛋白质吸附/脱附的多次循环,为设计吸附/脱附蛋白质的高分子混合刷纳米材料提供必要的参考和新方案.     

脂肪醇聚氧乙烯醚在空气-水界面上铺展单分子膜的脱附性质

采用Wilhelmy法测定脂肪醇聚氧乙烯醚在空气-水界面上铺展单分子膜的动态表面压,并由此计算动态脱附动力学参数.实验结果表明,样品铺展膜的脱附初期扩散系数约10-3～10- 4cm2/sec,远远大于溶液表面吸附的扩散系数,铺展膜的初始表面浓度越大,其初期脱附扩散系数也越大.但是从脱附整个过程看,铺展膜的初始表面浓度越大,其平均脱附速率常数越小,脱附过程是属于扩散控制和表面能垒控制共同作用的混合模式.     

壁面吸附复合液滴的变形与运动特性

流动作用下壁面吸附复合液滴可呈现不同的动力学状态,了解其动力学状态转变及参数影响规律是操控液滴运移的关键.本文基于Front-tracking Method结合广义Navier边界条件建立了能够模拟移动接触线问题的数值方法。主要考察了层液滴毛细数、内层液滴大小、内层液滴毛细数对接触角滞后壁面吸附复合液滴动力学特性的影响。研究发现:外层液滴毛细数越大、内层液滴毛细数越小且内层液滴体积越大,复合液滴更容易从壁面脱附或被流体剪切发生破碎.     

大孔吸附树脂纯化杜仲叶加工剩余物中的京尼平苷酸

以杜仲叶加工剩余物为原料,研究(比较)了S-8、AB-8、D101和X-5 4种大孔吸附树脂对杜仲中的降血压活性成分京尼平苷酸(GPA)的吸附及脱附性能。以S-8型树脂吸附-水脱附工艺纯化GPA的优化工艺为:脱附剂用量300mL、脱附流速3mL/min、上柱液pH值1.0,脱附过程的最大影响因素为脱附剂流速,GPA的脱附率达89.64%,GPA含量由7.23%提高到45.18%。     

氯在Ni（110）面上吸附的电子能谱研究

用ＸＰＳ，ＵＰＳ，ＡＥＳ和功函数测量等方面研究了不同温度不氯的吸附和脱附，氯在Ｎｉ（１１０）表面是解离的化学吸附，其初始粘附几率及饱和复盖度都与吸附温度有关。氯吸附的Ｎｉ（１１０）表面即使加热到７００Ｋ都不能导致氯原子向体相渗透。氯在８２３－９２３Ｋ温度范围内的等温脱附动力学是１．５级的脱附，对吸附和脱附机理进行了讨论。     

暂态热重法分析混合导电材料YBa_2Cu_3O_(7-δ)的透氧性能

用暂态热重法研究了 YBa2 Cu3O7-δ(YBCO)粉末在不同的温度下 N2 → O2 → N2 交变气流中的吸氧、脱氧过程 ,估算了其在不同温度下的氧吸附速率、氧脱附速率。结果表明 ,YBCO对氧有强烈的选择吸附性 ,并且其吸氧、脱氧过程是可逆的 ,氧吸附过程较迅速 ,而氧脱附过程则较缓慢 ;氧吸附或氧脱附过程在开始阶段是表面扩散 ,以后主要是体扩散。     

球状胶束中表面活性剂脱附的离子调控机制

建立耦合伞状采样的粗粒度分子动力学方法,研究球状胶束中表面活性剂分子的脱附过程,揭示表面活性剂聚集数、盐种类及浓度对表面活性剂脱附过程的影响机制。发现球状胶束半径及偏心率均随聚集数增加而增大,盐浓度的影响主要取决于抗衡离子的半径和吸附特性,半径更大、吸附更强的水杨酸根离子对胶束结构的影响更为显著;基于伞状采样方法获得了表面活性剂脱附自由能、脱附时间等关键参数,发现球状胶束中表面活性剂脱附自由能和脱附时间均随聚集数和盐浓度呈非单调变化,揭示其主要机制为离子吸附引起的静电屏蔽作用;发现自由能在表面活性剂脱附过程中起主导作用,结合胶束热力学理论发展了临界胶束浓度预测方法,获得了临界胶束浓度下胶束尺寸的分布范围。     

用热脱附谱研究氢在Si(100)清洁表面的吸附

用超高真空中对样品进行闪烁加热的方法,测量了Si(100)清洁表面吸附氢以后的热脱附谱。得到在室温下暴露氢时,低暴露量下只有一个脱附峰A,暴露量增大后,出现第二个脱附峰B。升高温度暴露氢,如在230℃以上暴露,热脱附谱中不出现B峰;在530℃以上暴露,则A,B峰均不出现。在室温下吸附氢后再加热退火,温度超过350℃,则热脱附谱中B峰不再存在;在530℃退火,则A峰也消失。热脱附的这些规律,使我们相信A峰和B峰分别对应于Si(100)表面的单氢化相和双氢化相的脱附。测量了它们的脱附活化能分别为52.9kcal/mol和14.5kcal/mol。从级数图证实了A峰的脱附属于一级脱附,但其机理并不与一般的一级或二级脱附机理相同。 关键词：     

水蒸气剥离法纵向脱附模型的数值研究

简要探讨、分析了多环芳烃(PAHs)与土壤颗粒吸附的机理以及相关研究现状,对水蒸气剥离法脱附污染土壤中多环芳烃的数学模型进行数值求解,获得净化后土壤中多环芳烃浓度的理论解以及多环芳烃脱附过程的部分变化规律。同时分析了Peclet数Pe,传质参数β、反应器内停留时间γ等对脱附效果的影响。     

MgH_2(110)表面Pd单原子催化氢脱附反应的第一性原理研究（英文）

本文采用第一性原理密度泛函理论计算研究了MgH_2(110)表面吸附单原子Pd后的氢脱附反应.计算发现,在吸附一个Pd单原子后,MgH_2(110)表面氢脱附反应的能垒可以从1.802 eV显著地降低到1.154 eV,表明Pd单原子对于氢脱附具有很强的催化效应.并且,Pd单原子催化还可以将氢脱附的温度从573 K显著地降低到了367 K,从而使MgH_2(110)表面的氢脱附反应更加容易和快速地发生.此外,通过MgH_2(110)表面氢溢出机制的反向过程来讨论了氢脱附反应的微观过程.该研究表明Pd/MgH_2薄膜在未来的实验中可作为良好的储氢材料.     

水驱油藏中原油极性物质对吸附和润湿性影响的分子模拟

为了研究水驱油藏中原油极性物质的吸附机理及其对油藏表面润湿性的影响,构建以石英为代表的砂岩岩石骨架模型,己烷为代表的非极性物质模型和以甲苯、胶质和沥青质为代表的极性物质模型,运用分子模拟方法研究4种原油组分和水分子在砂岩油藏表面竞争吸附过程和润湿状态。结果表明：水与4种原油组分在石英矿物表面竞争吸附时,原油中的非极性物质会比极性物质更加容易脱附。极性物质会随着时间的变化逐渐吸附在矿物表面,非极性的物质会随着时间变化逐渐远离矿物表面。吸附过程中静电力起吸附作用,范德华力起排斥作用。最后结合润湿性实验结果,从机理上解释了不同原油组成对润湿性的影响,即原油组分中极性物质含量越高,胶质沥青质含量越大,岩石表面油湿性越大,且水驱过程中润湿性向亲水方向变化越难。结论对提升水驱油藏采收率影响因素的认识有重要意义。     

MgH2(110)表面Pd单原子催化氢脱附反应的第一性原理研究

本文采用第一性原理密度泛函理论计算研究了MgH₂(110)表面吸附单原子Pd后的氢脱附反应. 计算发现,在吸附一个Pd单原子后,MgH₂(110)表面氢脱附反应的能垒可以从1.802 eV显著地降低到1.154 eV,表明Pd单原子对于氢脱附具有很强的催化效应. 并且,Pd单原子催化还可以将氢脱附的温度从573 K显著地降低到了367 K,从而使MgH₂(110)表面的氢脱附反应更加容易和快速地发生. 此外,通过MgH₂(110)表面氢溢出机制的反向过程来讨论了氢脱附反应的微观过程. 该研究表明Pd/MgH₂薄膜在未来的实验中可作为良好的储氢材料.     

电化学析氢反应中单层MoSe2氢吸附机理第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理方法,本文计算了单层2H相MoSe₂纳米材料表面及两种边缘（Mo原子边缘、Se原子边缘）不同活性位点、不同氢原子吸附率下的氢吸附吉布斯自由能（Gibbs free energy,用△G_H⁰表示）,并且将对应的微观结构进行了系统分析比较,得出△G_H⁰最接近于0 eV的吸附位点及相应的吸附率.同时,结合差分电荷密度和电负性理论,分析了单层MoSe₂两种边缘氢吸附的电荷转移及成键特性,进一步解释了不同吸附位点呈现的结构与能量趋势.最后,通过基于密度泛函理论的第一性原理分子动力学模拟,研究了高温热运动对两种边缘氢吸附的影响,获得了氢原子发生脱附的临界温度及对应的微观动态过程.该理论研究从原子尺度揭示了单层2H相MoSe₂纳米材料边缘不同位点在不同温度下对氢原子吸附和脱附的微观机理,证实了Mo原子边缘的畸变和重构行为,加深了对实验中单层2H相MoSe₂边缘在不同温度下氢吸附机理的理解,为实验中通过控制MoSe₂边缘设计廉价高效的析氢催化剂提供理论参考.     

膜动态吸附传递过程的理论分析与研究

本文针对气体透过薄膜的传质过程,基于动态吸附、扩散传递的概念,根据Langmuir界面动态吸附理论,研究了存在定向传递时表面吸附量与平衡吸附量的差异,从而将膜相传质分为吸附、内部扩散和脱附三个动态过程.讨论了界面吸附、脱附与扩散对传质阻力的不同影响,建立了薄膜传质的串联阻力模型.     

TiO2表面氧空位对NO分子吸附的作用

采用程序升温热脱附(TPD)实验方法测定了NO在TiO2表面吸附后的脱附谱，利用分子轨道理论研究了TiO2吸附NO的原子簇模型及吸附前后的原子簇能级变化．结果表明，NO在TiO2表面吸附后可在两个峰值温度450和980K脱附出N2．TiO2表面经预覆氧处理后，N2的脱附量降低．吸附时NO中的O能够占据TiO2表面氧空位并与N脱离，而N原子则相互结合成为N2脱附．分子轨道理论计算证明在TiO2(110)表面能够存在氧空位并具备吸附NO的结构条件．     

外力驱动作用下高分子链在表面吸附性质的计算机模拟

采用退火法模拟研究受外力F驱动的高分子链在吸引表面的吸附特性.通过高分子链的平均表面接触数〈M〉与温度T之间的关系计算临界吸附温度T_c,并发现T_c随着F的增加而减小;进而通过高分子链的均方回转半径分析外力驱动作用对高分子链构象的影响,并从回转半径极小值或者垂直外力方向的y和z分量的变化交叉校验临界吸附点T_c.模拟计算了处于吸附状态的高分子链随着外力F的增加是否会发生吸附状态到脱附状态的相变以及发生相变所需施加的外力是否由温度所决定.模拟结果表明:两种不同温度下高分子链的吸附性质和构象性质受外力驱动作用而产生不同现象,在温度区间T*_cTT_c时会发生脱附现象,而在TT*_c时不会发生脱附现象.     

水分子在水化蒙脱石表面脱附行为的第一性原理研究

使用密度泛函理论计算研究了水分子在蒙脱石(MMT)表面的脱附作用.水分子在MMT表面的脱附受到配衡离子(Li~+,Na~+,或K~+),MMT表面和吸附水分子的共同作用.通过势能面扫描得到了脱附水分子在MMT表面脱附的能量路径.通过对脱附水分子能量路径的分析发现:水分子在MMT表面的脱附能垒受到配衡离子种类的影响,半径较小的配衡离子具有较大的脱附能垒.此外,吸附水的存在能降低脱附水分子的脱附能垒,使脱附过程容易触发.     

水分子在水化蒙脱石表面脱附行为的第一性原理研究

使用密度泛函理论计算研究了水分子在蒙脱石(MMT)表面的脱附作用．水分子在MMT 表面的脱附受到配衡离子(Li+,Na+,或K+),MMT表面和吸附水分子的共同作用．通过势能面扫描得到了脱附水分子在MMT表面脱附的能量路径．通过对脱附水分子能量路径的分析发现：水分子在MMT 表面的脱附能垒受到配衡离子种类的影响,半径较小的配衡离子具有较大的脱附能垒．此外,吸附水的存在能降低脱附水分子的脱附能垒,使脱附过程容易触发．