分子動力學模擬離子溶液微結(jié)構(gòu)及在物性預(yù)測上的應(yīng)用.pdf

1、南京工業(yè)大學碩士學位論文分子動力學模擬離子溶液微結(jié)構(gòu)及在物性預(yù)測上的應(yīng)用姓名：朱宇申請學位級別：碩士專業(yè)：化學工程指導(dǎo)教師：陸小華王延儒2002.6.1摘要劑共74個二元體系，1141個數(shù)據(jù)點的預(yù)測誤差為1732％。／。采用了分子動力學方法對體相的二氧化鈦進行了研究，考察了三種不同的二氧化鈦晶型的情況，并進一步對本課題組合成的材料——六鈦酸鉀晶須進行了分子動力學模擬。(采用了包含庫侖作用、范德華力、短程排斥作用、共價鍵作用的勢能模型。在

2、NPT系綜下對不同溫度和壓力下的體系進行了模擬。常溫下模擬得到的結(jié)構(gòu)參數(shù)能很好的和實驗數(shù)據(jù)吻合。模擬了隨溫度和壓力變化造成的熱膨脹系數(shù)和體積彈性模量，對本實驗室合成的六鈦酸鉀晶須的性能進行了預(yù)測。，5本論文通過分子動力學模擬對堿金屬和堿土金屬離子水化強弱的進行了定量描述。f采用了比較停留時間的方法來考察水化能力的強弱，首次比較了不同主簇離子之間水化的強弱關(guān)系。得到常溫下的無限稀釋離子水溶液中離子水化強弱的順序Mg”=LiSr2tuba2

3、Ca2NaRb=CsK，這是因為一方面離子半徑減小有利于水化，另一方面電負性高有利于和水分子的氧原子作用，兩種影響隨元素周期的變化正好相反，導(dǎo)致了這個現(xiàn)象的出現(xiàn)。到超臨界條件下(68315K，O35g／cm3)變?yōu)镸g”ca”Sr”LiBa2中NaK≈Rb=Cs。r’首次通過分子動力學模擬研究了水化和締合中間狀態(tài)。f在無限稀釋的溶液中，通常認為超臨界條件下水化是可以忽略的。然而當研究的范圍從堿金屬離子擴展到了堿土金屬離子時，發(fā)現(xiàn)Mg”離

4、子在所研究超臨界條件下(68315K，O359／cm3)仍然保持了較強的水化，使得該條件下的陰陽離子締合的方式全部為溶劑分隔的締合方式。由_【鼬詳細考察了M92離子的離子水化對締合方式的影響。(在另一更高溫度的超臨界條件下(77315K，o359／cm3)，發(fā)現(xiàn)締合方式完全轉(zhuǎn)變?yōu)殛庩栯x子直接締合的方式。同時考慮到壓力降低(密度降低)后水化增強，在更低的壓力下(77315K，0159／cm3)發(fā)現(xiàn)了溶劑分隔的締合方式和陰陽離子直接締合兩種

5、方式同時存在并占相當比例的狀態(tài)。研究的結(jié)果表明離子締合的方式主要由水化能力的強弱所決定，溶液中離子的微觀行為取決于二者的協(xié)同作用。1對lM的四種電解質(zhì)溶液(NaCI，KCI，MgCl2，CaCl2)進行了MD模擬研究，發(fā)現(xiàn)水化和締合的現(xiàn)象遠比無限稀釋時復(fù)雜。f在常溫下，溶液中就已經(jīng)出現(xiàn)了離子締合的現(xiàn)象，其離子締合強度MgCl2CaCl2KCINaCl，其締合方式NaCI以溶劑分隔方式為主，MgCl2以直接締合為主，CaCl2和KCl兩種

6、締合方式想當。在超臨界條件下，CaCl2、KCl和NaCI的陰陽離子締合方式絕大多數(shù)都變成直接締合，但MgCl2溶液的締合方式直接締合和溶劑分隔締合比例相當。考察了超臨界條件下陰離子在陽離子之問的距離隨時問的變化情況，觀察了多離子締合的情況。對于堿會屬離子，直接締合離子對的生存時間較短，對于堿土金屬離子，直接締合離子對的生存時間較長，更加容易形成了多離子締合。戶了’一關(guān)鍵詞：分子動力學，分子模擬，電解質(zhì)溶液，擴散系數(shù)，超臨界，含鈦氧化物