文档介绍：分类号: O642;O641 单位代码:10110
学号:S20090597

分
子
在
纯
硅
β中北大学
分
子
筛
内
的
扩硕士学位论文
散
行
为
的
研分子在纯硅β分子筛内
究

扩散行为的研究

李
春
艳

中
北
大
学硕士研究生李春艳

指导教师杨晓峰(教授)
学科专业凝聚态物理学

2012 年 5 月 31 日
图书分类号_____O642 0641 密级___非密
UDC____________________________________________________________ ____
硕士学位论文
分子在纯硅β分子筛内扩散行为的研究
李春艳

指导教师(姓名、职称) 杨晓峰(教授)
申请学位级别硕士学位
专业名称凝聚态物理
论文提交日期 2012 年 3 月 31 日
论文答辩日期 2012 年 6 月 3 日
学位授予日期年______月______ 日
论文评阅人张云波王志斌
答辩委员会主席郜江瑞
2012 年 5 月 31 日
原创性声明

本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在指导教师的指导下,独
立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含
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论文作者签名: 日期:

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后遵守此规定)。

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导师签名: 日期:
分子在纯硅β分子筛内扩散行为的研究
摘要

本文采用分子动力学手段模拟了分子在纳米孔道上的扩散,尤其是甲烷(CH4)、四
氟化碳(CF4)、六氟化硫(SF6)和苯(C6H6)在β分子筛内的扩散行为。通过分析模拟结
果,建立了一个在β分子筛上分子扩散的记忆扩散模型。该模型认为,当分子在β分子
筛中的不同吸附点位上跳跃时,分子在下一步的运动中,总要受到分子在前一步运动的
影响。据此得到了分子沿β分子筛上两个主轴方向的扩散系数存在一定的关联关系。
主要研究内容如下:
(1)运用扩散理论知识,建立了一个基于记忆扩散理论的关于分子在β分子筛孔
道方向上扩散的模型。
(2)用分子动力学方法,对不同温度下 C6H6、CH4、CF4 和 SF6 在β分子筛上的扩
散进行了模拟,并验证了这一关联关系。
(3)将扩散的模拟结果与理论模型进行对比后,结果表明:苯分子与模型非常符
合,由于苯分子的作用半径最大。对于另外三种作用半径不同的球形分子,SF6 分子是定
量的与模型相符合,而 CH4 和 CF4 分子与模型不能符合。该模型要求扩散分子作用半径
足够大,达到与分子筛孔径相近。
综上所述,本论文用分子动力学模拟的方法验证了分子在β分子筛孔道内扩散的记
忆扩散理论模型。为研究现代实验方法上难以测量的物理、化学现象和过程,难以探索
物理和化学机理提供了新的思路和方法。

关键词分子动力学,β分子筛,扩散系数,记忆扩散理论
A Memory Diffusion Model for Molecular Anisotropic Diffusion
in Siliceous β-zeolite

Abstract

In this paper, we have studied the molecular diffusion on nanoporous membranes using
molecular dynamics simulation, specifically, the anisotropic diffusion behavior of spherical
molecules CH4、CF4 and SF6 in the β zeolite. By analyzing the simulation results, a memory
diffusion model of molecules in β zeolite has been proposed.