文档介绍：中山大学
硕士学位论文
烷烃自扩散及其在超临界二氧化碳中无限稀释自扩散和结构性
质的分子动力学模拟研究
姓名:王静
申请学位级别:硕士
专业:物理化学
指导教师:陈六平
20100608
烷烃自扩散及其在超临界二氧化碳中无限稀释自扩散和结构性质的分子动力学模拟研究摘要指导教师:陈六平教授分子自扩散是一种受内在动能驱动的分子随机运动,是化学和生物体系中分子最基本的运动形式之一,分子扩散的快慢可用扩散系数来衡量。在超临界流体散系数的确定是其关键参数之一。目前,针对不同物质体系在超临界流体中的扩散系数,许多学者都作过不同程度的研究。对于扩散系数的确定,通常有三种方法:实验测定、经验模型计算和计算机模拟。由于超临界流体的操作压力比较高,对实验设备的要求苛刻,费用昂贵,而且在经验模型计算中的一些相关参数也不易求得,所以无论是理论研究还是实验研究都还处在发展阶段,尚未形成系统成熟的理论。随着计算机技术的飞速发展和可靠算法的改进及运用,分子模拟逐渐受到研究人员的重视和更多更广泛的应用。在扩散系数的研究方面,分子模拟技术为研究者提供了一条新的思路,取本文主要利用分子动力学模拟究预测纯物质烷烃体系、纯逑翟诟哐瓜隆⒑芸砦露确段诘淖岳┥⒑徒构性质,以及烷烃在超临界二氧化碳中的无限稀释扩散,主要研究工作和取得的捎肨砑⒀∮肙Τ〗蟹肿佣ρD饧扑恪Q芯刻系中的烷烃淖岳┥⑾凳和以下延惺笛测量结果,分子动力学模拟得到的自扩散系数与实验值吻合得很好,平均相对误专业:物理化学硕士生:王静技术的应用中,分子扩散对于流体传质动力学方面的研究、过程和工艺设计都具有非常重要的意义。超临界流体中传质过程进行的速率决定于超临界流体体系的动力学,主要包括超临界流体中质量传递的速率或超临界相反应的速率,其中扩得了较大进展。,椒ㄑ成果如下:
差在实验误差范围内,说明选用的力场以及力场参数是合适的,模拟结果也是可信的。因此,我们利用分子动力学模拟可准确有效地获得纯物质烷烃的自扩散系数。在上述模拟基础上,本文通过分子动力学模拟预测珻珻诟压力温度的自扩散系数,并且进一步模拟预测矿圯在高压下、很宽温度范围内的自扩散系数,为科研和工业生产提供了重要的参考数据。同时,利用分子动力学模拟研究了烷烃的径向分布函数、配位数等,通过分析径向分布函数、配位数、扩散系数随温度压力的变化及其相互关系,阐明白扩散和结构性质的关系。∮肊Τ〗蟹肿佣ρD饧扑悖芯苛舜緾体系在较宽的温度压力范围内的自扩散系数,并且与实验值进行对比,两者能够很好地吻合,平均相对误差低于ィ飧鼋峁故欠浅@硐氲摹S胪樘逑档难芯糠椒ㄏ嗬似,我们利用分子动力学模拟同时在微观和宏观水平上研究了结构断蚍植己在工程上无限稀释的条件是很难达到的,即使溶质的分子浓度达到甚至达到%那榭觯钥梢钥醋魑尴尴∈腿芤褐械睦┥⑾凳唇萍扑恪S捎谠诔这种情况下的溶液就可以看作是无限稀释溶液。无限稀释溶液的扩散系数在超临界流体扩散系数的计算中占有很重要的地位,这也正是目前无限稀扩散系数得到如此重视的原因之一。本文中,通过模拟得到了籆耐樘诔临界二氧化碳中的无限稀释扩散系数,并与文献值进行比较。模拟结果与实验值相比,相对误差较大,是因为体系中烷烃的数量太少,可通过增大模拟体系的分据来进一步完善,并扩展其应用范围,以提高理论预测的准确性。关键词:自扩散,扩散系数,无限稀释,超临界肿佣ρD猓断蚍布函数,配位数,结构性质王静:中山大学级硕士学位论文数、配位数等⒗┥⑺嫖露妊沽Φ谋浠捌湎嗷ス叵怠ü肿佣ρD庋芯苛送樘诔俳缍趸贾械奈尴尴∈屠┥ⅰ临界状态下,许多物质在超临界流体介质中的溶解度很小Χ质∮,子数来改进:另一方面,说明我们所利用的模型还略显粗糙,还需大量可靠的数
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原创性声明学位论文作者签名上铲日期:知谀暾荚律的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确的方式标明。本人郑重声明,所呈交的学位论文,是在本人导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。一予医
日期:伽年卵迦学位论文使用授权声明学位论文作者签名:土犷:!簅年律导师签名:本人完全了解中山大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版,有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆、院系资料室被查阅,有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索,可以采用复印、缩印或其他方法保存学位论文。一
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