【摘要】：本文運用分子動力學(xué)方法模擬了水分子受限于單壁碳納米管（SWCNT）中時的結(jié)構(gòu)和動力學(xué)行為。分別考察了三種常見的水分子模型（SPC/E、TIP4P、TIPS2）以及溫度和孔徑對水的結(jié)構(gòu)及其聚集特性的影響，探究了水的結(jié)構(gòu)及其擴散系數(shù)受電偶極矩和電四極矩的影響。研究結(jié)果顯示：體相水的聚集特性因三種水分子模型的差異并沒有表現(xiàn)出明顯的不同，然而受限于碳納米管中水的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了明顯的差異；電偶極矩對擴散系數(shù)起主要的作用，而電四極矩對水分子結(jié)構(gòu)起主要的作用。管徑相同時，隨著溫度的升高，水的有序化程度逐漸降低。結(jié)果表明，當(dāng)碳管管徑較小時，水分子大多聚集于管的中央軸線附近，然而在較大管徑的碳管中，水分子大多聚集于管壁附近。沿著不同方向看，受限于不同管徑中的水分子會呈現(xiàn)出不同的結(jié)構(gòu)：垂直于管軸看，，水分子在SWCNT（6，6）中通過氫鍵形成單分子鏈，在SWCNT（7，7）中形成兩條平行的水鏈；平行于管軸看，SWCNT（8，8）中出現(xiàn)了規(guī)則的四邊形結(jié)構(gòu)。 通過截取溫度為300K時32個水分子受限于SWCNT（9，9）中時的幾個連續(xù)模擬快照來探究水在碳管中的運動，發(fā)現(xiàn)水分子形成了水團簇，并且水團簇在碳管中周期性地做摩擦很小的滑動。為了探究短時間內(nèi)分子傳輸運動的整體特征，計算了水分子的速度相關(guān)函數(shù)。發(fā)現(xiàn)速度相關(guān)函數(shù)具有震蕩特性，然而由于水分子間以及水分子與碳原子間的震蕩能夠很快破壞速度的相關(guān)性，所以沿著管長方向的震蕩衰退得非�？�。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1;O613.71

【參考文獻】

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1 陳博;陳云飛;;受限于平行硅板中水的分子動力學(xué)模擬[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2006年05期

2 王俊,朱宇,周健,陸小華;受限于不同螺旋性的納米碳管中水的分子動力學(xué)模擬[J];化學(xué)學(xué)報;2003年12期

3 邵慶;黃亮亮;陸小華;呂玲紅;朱育丹;沈文楓;;受限于納米碳管中的乙醇分子的結(jié)構(gòu)和擴散的分子模擬研究[J];化學(xué)學(xué)報;2007年20期

4 孫煒,陳中,黃素逸;從常溫到超臨界條件下水的分子動力學(xué)模擬[J];計算機與應(yīng)用化學(xué);2005年05期

5 周健,陸小華,王延儒,時鈞;液體水的分子動力學(xué)模擬[J];南京化工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1998年03期

6 雷雨,程兆年,唐鼎元;β－BaB_2O_4晶態(tài)和熔態(tài)的分子動力學(xué)模擬研究[J];人工晶體學(xué)報;1996年03期

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1 王禹;水分子在碳納米管中的分子動力學(xué)模擬[D];復(fù)旦大學(xué);2012年

本文編號：2553759