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超临界水中碳酸钠团簇成核与生长分子动力学模拟
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:Acta Physico - Chimica Sinica
  • 时间:2012.7
  • 页码:1691-1700
  • 分类:O641[理学—物理化学;理学—化学] O645[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]天津大学化工学院,天津300072, [2]天津大学,天津市膜科学与海水淡化技术重点实验室,天津300072, [3]新奥集团煤基低碳能源国家重点实验室,河北廊坊065001
  • 相关基金:国家高技术研究发展计划项目(863)(2011AA05A201),国家自然科学基金(21106094,20836005)和国家重点基础研究发展规划项目(973)(2010CB736202)资助
  • 相关项目:基于界面分子组装技术的药物多晶型调控机制研究
中文摘要:

应用分子动力学方法研究了碳酸钠颗粒在超临界水中的成核与生长过程.计算了温度为700—1100K、压力在23—30MPa下碳酸钠的团聚过程,计算时间为1ns.对体系结合能与径向分布函数的分析表明,碳酸钠成核过程主要受静电作用的影响.在超临界态下,水分子与Na’和CO}之间的静电作用降低,Na*与CO(3,^(2-))能够很容易碰撞形成Na2CO3小团簇.在Na2CO3整个成核过程中,单个离子的碰撞在前50ps内完成,同时离子碰撞速率达到10^(30)cm^(-3)·S^(-1).另外,在成核阶段温度的影响比压力更加明显,温度越高,离子碰撞速率越快,形成的初始团簇越多.而压力对Na2CO3团簇的进一步生长影响较大.

英文摘要:

The nucleation and growth of Na2CO3 particles in supercdtical water were investigated using molecular dynamics simulation. The clustering process of Na2CO3 was studied for 1 ns at a series of state points, across temperature and pressure ranges of 700 to 1100 K and 23 to 30 MPa, respectively. The binding energy and radial distribution function analysis showed that the electrostatic interaction was the main factor affecting the whole Na2CO3 nucleation process. Under supercritical conditions, the electrostatic interaction of water molecules with Na+ and CO(3,^(2-)) ions rapidly decreased, allowing Na+ and CO(3,^(2-)) ions to readily collide with each other to form small Na2CO3 clusters. During the initial Na2CO3 nucleation process, all the single-ion collisions were complete within 50 ps and the ionic collision rates appeared to be of the order of 1030 cm^(-3) S^(-1). Furthermore, the effect of temperature was found to be more important than that of the pressure at the nucleation stage and a higher temperature led to an enhanced collision rate and the formation of more initial Na2CO3 particles. The further growth of the Na2CO3 particles was more dependent on the pressure.

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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