两性聚电解质溶液的分子热力学模型和分子动力学模拟

从带电硬球混合物出发采用化学缔合理论建立了聚电解质和两性聚电解质溶液的分子热力学模型.用考虑溶剂的粘滞力和热浴随机力作用的分子动力学(MD)方法模拟了聚电解质和两性聚电解质溶液的渗透系数.对模型预测结果和MD模拟结果进行了比较,表明基于化学缔合理论的分子热力学模型可以用于聚电解质溶液和两性聚电解质溶液热力学性质的预测,对于均聚电解质溶液效果令人满意,对由直径不同的离子构成的聚电解质溶液,模型的预测效果变差,有待进一步改进.该模型对两性聚电解质溶液渗透系数的预测效果比对聚电解质溶液的预测效果更好.     

电解质水溶液热力学性质计算

推荐了一种新的电解质水溶液热力学性质计算方法.利用文献数据对CaCl_2-H_2O,H_2SO_4-H_2O和H_2SO_4-CuSO_4-H_2O系溶质平均活度系数及水的活度在广泛的浓度范围内进行了验算.计算结果均与文献报导值相当一致.其中二元素的结果相对误差小于5%,三元素不超过16%.     

无盐聚电解质溶液的分子热力学模型

聚电解质在水处理和胶体领域应用广泛 ,在生物系统中 ,蛋白质和 DNA等均是聚电解质 .文献中已发表了不少聚电解质溶液的理论和模型 ,如基于柱型胞腔模型的 Poison- Boltzmann( PB)方程理论[1]及其改进型 ( MPB) [2 ] 、Manning反离子凝聚理论 [3 ] 、积分方程理论 [4] 及适合于工程应用的半经验模型 [5 ]等 ,但离工程实际应用的要求还相差较远 .最近 ,姜建文等 [6]建立的分子热力学模型 ,其预测结果与 MD模拟数据非常吻合 .本文在此基础上进一步考虑聚离子与反离子间的缔合作用 ,可以在中高浓度范围内很好地关联实验数据 .1　模　　型…     

流体混合物热力学性质的分子模拟研究-逐级取样法

本文对三个Lennard-Jonese二元混合物进行了逐级取样模拟, 获得各体系的超额Helmholtz自由能, 超额内能及超额压力等性质, 所得结果与Nakanishi通过伞形取样法的结果一致, 表明本文方法能够有效地对混合物各类超额性质进行研究。     

电解质溶液的分子热力学模型研究进展

"本文从经典溶液理论及半经验模型、近代统计力学理论和分子模拟三大方面阐述了近年来国内外电解质溶液热力学的研究进展。指出电解质溶液的研究已逐渐从经典的溶液理论和半经验模型转向用统计力学理论进行研究, 从电解质的原始模型转向非原始模型。从分子和离子的微观参数出发建立高水平的热力学理论模型, 以预测电解质溶液体系的宏观热力学性质, 是发展的必然趋势。     

催化裂解过程分子尺度的反应动力学模拟： 原料油分子尺度的模拟

以工业实测数据为基础,运用结构导向集总方法构造分子,对催化裂解原料油进行了分子尺度上的蒙特卡罗模拟.结果表明,Monte Carlo方法可以在分子尺度上实现对催化裂解原料很好的模拟.两种工况下原料的平均分子量、饱和烃、芳烃、胶质沥青、碳、氢、硫、氮含量等性质的计算值与实际值吻合,且由此产生的分子矩阵将为后续反应网络的建立打下基础.     

基于格子的链状流体分子热力学模型

格子模型是高分子溶液理论最常采用的流体模型,在此基础上建立的分子热力学模型在流体混合物的热力学性质、相平衡行为的计算等方面有广泛的应用．最近,我们对基于格子的混合亥氏函数模型重新进行了审视,采用统计力学理论推导与计算机模拟相结合的现代分子热力学研究方法建立了新的分子热力学模型,可以反映高分子链枝化、配位数、链刚性、共聚物链组成、氢键、压力等的影响,对小分子系统和高分子溶液的热力学性质和相平衡关系的计算不仅与Monte Carlo模拟结果吻合,比现有其他理论预测效果更好,对高分子溶液、离子液体混合物等实际系统的相平衡计算也取得令人满意的结果,显示出模型优越的工程应用价值．本文对上述工作进行了系统总结．     

流体混合物超额性质的分子模拟研究

提出了逐级取样分子模拟方法。通过逐个改变粒子的类别实现在一次模拟中对混合物整个组成范围的取样,并提出适当的处理方法可以同时获取混合物在整个组成范围内的多种超额热力学性质。用本文方法在零压、115.8K下对氩-氪体系作了模拟计算,与McDonald采用常规NPTMonteCarlo模拟结果的比较表明,本文的逐级取样模拟方法是可靠而有效的。     

Stockmayer流体在活性炭孔中的吸附的分子模拟

应用巨正则系综monteCarlo方法模拟Stockmayer流体[以一氯二氟甲烷(R22)为代表]在活性炭孔中的吸附。模拟中R22分子采用等效Stockmayer势能模型,狭缝碳孔墙采用10-4-3模型。通过模拟得到了最佳孔径,并在最佳孔径下,针对不同的主体压力及活性基团密度,得到了吸附等温线、孔中流体的局部密度分布图和较为直观的孔内流体分子的瞬时构象,分析了吸附等温线的特征及孔内流体的吸附结构,认为在0.0,1.0sites/nm^2的活性基团密度下的碳孔内分别发生物理及化学吸附,并确定了最佳操作压力,为工业设计合适的催化剂提供依据。     

单壁碳纳米管中甲烷吸附的分子模拟

采用巨正则系统MonteCarlo方法研究了甲烷在单壁碳纳米管(Singlewallcarbonnanotube,SWNT)中于低温74.05K下的吸附等温线及吸附机理,发现在两个较小的孔径(1.225nm和1.632nm)下单壁碳纳米管中甲烷的吸附有着明显的微孔所独有的“填充效应”,而在2.04nm以上的孔的吸附中会出现毛细凝聚现象。通过模拟知道发生毛细凝聚的必要条件是孔内能至少容纳下两层粒子,此外还导出在恒定温度下毛细凝聚吸附量与SWNT孔径关系。本文还模拟了常温300K下甲烷在SWNT内的吸附,对比了2.04nm和4.077nm两种孔径的SWNT吸附甲烷的等温线,推荐在4.077nm孔中的适宜吸附存储压力为5.0～6.0MPa,吸附质量分数可达16%～19%.     

电解质水溶液传递性质的布朗动力学模拟研究

在传统布朗动力学的基础上, 考虑流体力学的影响, 并且引入Smart Monte Carlo方法的接受概率, 对电解质溶液进行布朗动力学模拟, 得到不同浓度和温度下KCl溶液中离子间的径向分布函数, 并且与超网链积分方程理论计算结果进行了比较, 同时, 模拟了KCl和NaCl溶液的摩尔电导率. 模拟过程基于电解质溶液的原始模型, 溶剂被看作连续介质, 溶质分子之间的相互作用采用软核加静电的势能函数模型, 长程静电力的处理采用Ewald加和方法. 结果显示, 流体力学的作用对于电解质溶液的结构性质没有明显的影响, 但是对于传递性质的影响显著; 考虑流体力学作用的布朗动力学模拟结果与实验数据吻合良好.     

高分子动态Monte Carlo模拟的协同运动算法

在高分子动力学的研究中 ,动态 Monte Carlo模拟发挥了重要的作用 [1] .动态 Monte Carlo模拟的关键是选择具有物理真实性的高分子运动算法 .目前广为采用的算法是经 Hilhorst和 Deutch[2 ] 修正的 Verdier- Stockmayer算法 [3] 以及 Carmesin和 Kremer等的键长涨落算法 [4 ] ,陆建明和杨玉良曾提出一种高分子动态算法 [5] ,在他们的算法中很长一段链节可能作蛇行运动 ,但是冯捷等 [6 ] 指出这种运动模式不满足微观可逆性条件 .本文对该运动模式进行修正 ,得到一种协同运动算法 ,并对其动力学行为进行检验 .1　算　法在平面正方形格子…     

Monte Carlo Simulation of Polymer Reactions at Interfaces

Adhesion of immiscible polymers during two‐component injection moulding may be improved by transreactions of properly functionalised components. We performed MC simulations based on the three‐dimensional coarse‐grained bond fluctuation model (BFM) including a thermal interaction potential in with energy to characterise the behaviour of several selected types of chemical reactions, which are governed by activation energies of E_A = 0, 1, 3 and 5 k_BT. The consumption of reactive monomers for all the reactions in the time interval below the Rouse time τ_R exhibits a typical crossover from a kinetic‐controlled to a diffusion‐controlled behaviour and can be described by a bimolecular kinetic ansatz.

     

表面活性剂与高分子链混合体系的模拟

计算机模拟了高分子链对表面活性剂胶束形成过程的影响，以及高分子链构象性质随胶束化过程的变化.结果表明,当高分子链与表面活性剂之间的相互作用强度超过临界值后，高分子链的存在有利于表面活性剂胶束的形成.临界聚集浓度（CAC）与临界胶束浓度（CMC）的比值CAC/CMC随高分子链长的增大和相互吸引作用的增强而减小.在CAC之前，高分子链与表面活性剂分子只有动态的聚集；但在CAC之后，表面活性剂胶束随表面活性剂浓度X的增加而增大，并静态地吸附在高分子链上，形成表面活性剂/高分子聚集体.随着表面活性剂分子的加入，高分子链的均方末端距和平均非球形因子先保持恒定；从X略小于CAC开始， 和快速减小，至极小值后又逐渐增大.模拟结果支持高分子链包裹在胶束表面的实验模型.     

金属间化合物NiAl晶格模型的蒙特卡罗模拟

采用巨正则系综蒙特卡罗(GCMC)方法对NiAl合金晶格模型在1273 K温度下的点缺陷浓度和Al原子相对化学活度等进行计算, 并与实验数据及缺陷关联模型(DCM)的理论计算结果进行比较. 结果发现, 当Ni原子比大于0.475时, 晶格模型能很好地描述NiAl合金的行为; 当Ni原子比小于0.475时, 空位浓度高于0.05, 晶格模型相互作用参数须作适当修正. 研究指出GCMC能很好地模拟晶格模型的热力学性质, DCM在描述富Ni区域Al空位的热激发行为和富Al区域Ni空位分布的关联性方面有局限性.     

Chain Length Distributions of Polyolefins Made with Coordination Catalysts at Very Short Polymerization Times – Analytical Solution and Monte Carlo Simulation

We developed an analytical solution to describe how the CLD of polymers made with coordination polymerization catalysts vary as a function of time for very short polymerization times before the CLD becomes completely developed. We compared the analytical solution with a dynamic Monte Carlo model for validation, obtaining excellent agreement. Our analytical solution can be used to determine when the steady‐state hypothesis, commonly used in polymerization models, becomes valid as a function of polymer chain length. We also extended our model to describe polymerization with multiple‐site‐type catalysts. Depending on the polymerization kinetic parameters of the different site types on the catalyst, the fully developed CLD is reached through very different intermediate CLDs. This modeling approach, although rather simplified, can be used to interpret results from short polymerization time experiments such as the ones done in stopped‐flow reactors.

     

端点附壁的高分子链形状的Monte Carlo模拟

分别基于简立方格点和四面体格点模型对一端吸附在无限大平面的高分子链（平面接枝高分子链）的形状进行了Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ模拟,结果表明,接枝高分子链的形状更偏离球形,〈Ｌ＾２１〉：〈Ｌ＾２２〉：〈Ｌ＾２３〉的极限值约为１：２．７５：１２．５,其中〈Ｌ＾２１〉,〈Ｌ＾２２〉和〈Ｌ＾２３〉分别为回转半径张量的本征值Ｌ＾２１,Ｌ＾２２和Ｌ＾２３（Ｌ＾２１〈Ｌ＾２２〈Ｌ＾２３）的统计平均;链长相同时,接枝