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。     

多孔石墨烯分离CH4/CO2的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟CH₄/CO₂混合气体在多孔石墨烯分离膜中的分离过程, 分析了3 种纳米孔功能化修饰(N/H 修饰、全H修饰和N/―CH₃修饰)对分离过程的影响规律. 模拟结果表明气体分子会在石墨烯表面形成吸附层, CO₂分子的吸附强度高于CH₄分子. 纳米孔的功能化修饰不仅减小了纳米孔的可渗透面积, 还通过影响纳米孔边缘原子的电荷分布提高了气体分子的吸附强度, 进而影响了混合气体分子在多孔石墨烯分离膜中的渗透性和选择性. CO₂分子在多孔石墨烯中的渗透率能达到10⁶ GPU (1 GPU=3.35×10^-10 mol·s^-1·m^-2·Pa^-1), 远远高于传统的聚合物分离膜. 研究表明多孔石墨烯分离膜在天然气处理、CO₂捕获等工业气体分离过程中具有广泛的应用前景.