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分子动力学模拟研究纳米碳管中甲醇-水混合溶液的结构与输运性质
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O641[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]大连大学辽宁省生物有机化学重点实验室,辽宁大连116622
  • 相关基金:国家自然科学基金(21133005)资助项目
中文摘要:

利用分子动力学模拟方法,对比考察了平衡条件、外压作用、梯度电场作用下,摩尔比为1:1的甲醇-水混合溶液在纳米碳管(CNT)中的静态结构以及输运行为.研究发现:在平衡体系与外压作用下,纳米碳管内甲醇与水呈现出明显的不混溶现象,甲醇主要分布于管壁附近,水分子主要分布于纳米碳管轴心附近:而在梯度电场作用下.纳米碳管由疏水性向亲水性转变,更多的水分子分布于管壁,导致纳米碳管内甲醇一水的不混溶现象消失.另一方面,在外压作用下,纳米碳管内甲醇与水呈现单向移动:而在梯度电场下,甲醇与水呈现快速的双向移动,其流通量较相应外压作用体系高出近一个数量级,但由于双向的流通量大小相近,导致净流通量与外压作用下的净流通量差异不大.

英文摘要:

Molecular dynamics simulations of a methanol-water mixture (molar ratio 1:1) were performed to determine the differences among the structural and transport properties in three carbon nanotube (CNT) systems: an equilibrium system, a system with an external pressure, and a system with a gradient electric field. The simulations showed that in both the equilibrium system and the system with an external pressure, the methanol-water mixture is clearly immiscible in the CNTs, with the water molecules distributed mainly around the tube axis, and the methanol molecules located near the tube wall; however, in the system with a gradient electric field, the hydrophobic CNTs become hydrophilic, and the phenomenon of methanol-water separation disappears. In contrast, unlike the unidirectional transport observed in the system with an external pressure, the particles move in two directions in the system with a gradient electric field, with a flow one order of magnitude larger than that in the corresponding external pressure system. However, in the system with a gradient electric field, the net flux is small, because the flows for the two directions are similar. There is thus a small flux difference between the system with an external pressure and the system with a gradient electric field.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781