物理化学学报
物理化學學報
물이화학학보
Acta Physico-Chimica Sinica
2015年
8期
1489-1498
,共10页
分子模拟%石墨烯%水%受限结构
分子模擬%石墨烯%水%受限結構
분자모의%석묵희%수%수한결구
Molecular simulation%Graphene%Water%Confined structure
石墨烯是一种具有广泛应用前景的纳米材料,特别是由石墨烯片层自组装形成的二维纳米通道能够应用于物质的过滤分离.本文采用分子动力学模拟方法研究了原态石墨烯/羟基改性石墨烯狭缝孔道中水分子的微观行为,模拟计算了水的界面结构性质和扩散动力学性质,所研究的石墨烯孔宽为0,6-1.5 nm.模拟结果表明,在石墨烯狭缝孔道中,水分子受限结构呈现层状分布,在超微石墨烯孔道(0.6-0.8 nm)中水分子可形成特殊的环状有序结构,石墨烯表面可诱导产生特殊的水分子界面取向.在石墨烯孔道中,水分子的扩散运动低于主体相水分子的扩散运动,羟基化石墨烯孔道可以促使水分子的扩散能力降低.对于改性石墨烯狭缝孔道,由于羟基的作用,水分子可以自发渗入0.6 nm的石墨烯孔道内.模拟所得到的受限水分子的动力学性质与水分子在石墨烯孔道内的有序结构有关.本文研究结果将有助于分析理解水分子通过石墨烯纳米通道的渗透机理,为设计基于石墨烯的纳米膜提供理论指导.
石墨烯是一種具有廣汎應用前景的納米材料,特彆是由石墨烯片層自組裝形成的二維納米通道能夠應用于物質的過濾分離.本文採用分子動力學模擬方法研究瞭原態石墨烯/羥基改性石墨烯狹縫孔道中水分子的微觀行為,模擬計算瞭水的界麵結構性質和擴散動力學性質,所研究的石墨烯孔寬為0,6-1.5 nm.模擬結果錶明,在石墨烯狹縫孔道中,水分子受限結構呈現層狀分佈,在超微石墨烯孔道(0.6-0.8 nm)中水分子可形成特殊的環狀有序結構,石墨烯錶麵可誘導產生特殊的水分子界麵取嚮.在石墨烯孔道中,水分子的擴散運動低于主體相水分子的擴散運動,羥基化石墨烯孔道可以促使水分子的擴散能力降低.對于改性石墨烯狹縫孔道,由于羥基的作用,水分子可以自髮滲入0.6 nm的石墨烯孔道內.模擬所得到的受限水分子的動力學性質與水分子在石墨烯孔道內的有序結構有關.本文研究結果將有助于分析理解水分子通過石墨烯納米通道的滲透機理,為設計基于石墨烯的納米膜提供理論指導.
석묵희시일충구유엄범응용전경적납미재료,특별시유석묵희편층자조장형성적이유납미통도능구응용우물질적과려분리.본문채용분자동역학모의방법연구료원태석묵희/간기개성석묵희협봉공도중수분자적미관행위,모의계산료수적계면결구성질화확산동역학성질,소연구적석묵희공관위0,6-1.5 nm.모의결과표명,재석묵희협봉공도중,수분자수한결구정현층상분포,재초미석묵희공도(0.6-0.8 nm)중수분자가형성특수적배상유서결구,석묵희표면가유도산생특수적수분자계면취향.재석묵희공도중,수분자적확산운동저우주체상수분자적확산운동,간기화석묵희공도가이촉사수분자적확산능력강저.대우개성석묵희협봉공도,유우간기적작용,수분자가이자발삼입0.6 nm적석묵희공도내.모의소득도적수한수분자적동역학성질여수분자재석묵희공도내적유서결구유관.본문연구결과장유조우분석리해수분자통과석묵희납미통도적삼투궤리,위설계기우석묵희적납미막제공이론지도.
