常見工業(yè)廢氣基于SiO 2 納米孔吸附的模擬計算研究
發(fā)布時間：2021-09-28 10:35
本文運用分子動力學方法,基于Materials Studio（MS）軟件中Sorption模塊對CH4、SO2、CO2、NO2、HF、H2S、CO七種工業(yè)常見氣體吸附在不同納米孔SiO2材料中吸附現(xiàn)象進行模擬計算研究,探究擬七種氣體的吸附差異。一方面,通過分析溫度、孔徑等因素對氣體吸附的影響,探究單一態(tài)氣體在其孔腔中的吸附差異。另一方面,探究水分子存在下的氣體吸附的變化,同時完成了兩兩氣體競爭吸附,對SiO2納米孔中基于水分子存在的氣體吸附及混合競爭性吸附進行研究。其中,SiO2納米孔模型的構建是通過MS軟件中自帶SiO2-quartz晶飽參數(shù)導入,并將其進行超晶胞處理,轉換成三維（3D）周期性構型,然后從其中刪除一定孔徑的原子,通過工具欄Adjust Hydrogen對其孔內(nèi)自動加氫,即完成SiO2納米孔內(nèi)表面羥基化,呈現(xiàn)鍵飽和狀態(tài),分別得到內(nèi)徑為1 nm,1.5 n...
【文章來源】：西北民族大學甘肅省
【文章頁數(shù)】：65 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
SiO2氣凝膠樣品[43]
具體研究內(nèi)容如下：1、對常見的七種廢氣（CH4、CO2、SO2、NO2、CO、HF、H2S）的單一、混合狀吸附于 SiO2納米孔（孔徑 1 nm）進行模擬，分析其 MSD 與 RDF 參數(shù)，研究吸附差異及其競爭關系。2、通過改變 SiO2納米孔孔徑大小以及溫度等參數(shù)，探究孔徑與溫度變化對氣體吸附結果的影響。歸納適于氣體吸附的最佳參數(shù)組合。3、在最優(yōu)參數(shù)條件下將被吸附氣體分四組，兩兩探究其競爭吸附。同時，在有水分子存在的情況下，分析 SiO2納米孔對各類氣體吸附的差異。1.4.2 研究方法（1）建模過程：利用 MS 軟件首先導入 SiO2-quartz 的 SiO2分子模型，再將其晶胞化，使其轉換成 3D 周期性晶胞，然后從其超晶胞中心刪除 1 nm、1.5 nm、2 nm 孔徑的原子，再通過 Adjust Hydrogen 工具對其內(nèi)表面進行自動加氫，構建不同孔徑的 SiO2納米孔（如圖 1.2 所示）。
22轉換成 3D 周期性晶胞，實現(xiàn)周期性邊界條件。als Studio 軟件簡介ls Studio（MS）是一款可以在 PC 上進行的分子模擬軟件，領域的分子模擬。其中，MD 法、MM 法、QM 法和 MC 法基本方法均在 MS 軟件進行了使用與拓展。MS 軟件是高度采用了 Microsoft 用戶界面（圖 2-1），通過其軟件的工具欄化操作。通過綜合運用其每個模塊以及相關參數(shù)的設置，不微觀結構修飾，還可以通過運用適合的分子模擬方法對宏觀進行分析和預測。因此，通過 MS 軟件可以實現(xiàn)對材料、化等眾多領域問題的探究。本軟件一共有 26 個操作模塊，針選用不同的模塊進行運算。在本課題中，針對 SiO2納米孔模擬實驗主要采用 Visualizer、Adsorption Locator、Discove模塊[77-80]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]納米正硅酸鋰的合成、表征及CO2吸附性能研究[J]. 王平平,劉丹,楊麗霞,張鵬,劉成偉. 石油化工高等學校學報. 2018(05)
[2]表面活性劑修飾SiO2納米顆粒增強油/水界面活性分子動力學模擬[J]. 李建榮. 石油鉆采工藝. 2018(03)
[3]新型納米復合材料Cu/SiO2的熱特性及相變特性的分子動力學研究[J]. 李靜,廖強. 中國科學院大學學報. 2018(02)
[4]常壓下利用白炭黑為硅源制備納米孔SiO2包覆硅砂[J]. 盛莉萍,劉世權. 山東陶瓷. 2017(04)
[5]轉輪吸附法在有機廢氣處理中的應用[J]. 楊東艷. 資源節(jié)約與環(huán)保. 2016(04)
[6]分子模擬多溴聯(lián)苯醚在石英砂納米孔中的吸附行為[J]. 隋紅,李琳,陳道毅,吳國鐘. 化工進展. 2015(09)
[7]烷烴修飾SiO2納米顆粒油/水界面吸附特性的分子動力學模擬[J]. 羅健輝,丁彬,燕友果,王平美,陳海香,張軍,胡松青. 中國石油大學學報(自然科學版). 2015(02)
[8]納米孔超級絕熱材料研究現(xiàn)狀及進展[J]. 封金鵬,馮霞,黃強. 宇航材料工藝. 2014(01)
[9]工業(yè)廢氣中二氧化硫處理方法研究綜述[J]. 洪哲. 山東化工. 2013(09)
[10]工業(yè)廢氣二氧化碳的回收利用[J]. 孫正平. 中國高新技術企業(yè). 2009(13)
博士論文
[1]介孔/微孔分子篩選擇催化燃燒含氰廢氣研究及其工業(yè)應用[D]. 史東軍.北京化工大學 2016
[2]SiO2納米孔絕熱材料的基礎研究及其制備和應用[D]. 韓露.東北大學 2013
[3]反滲透膜及水溶液內(nèi)擴散過程的分子模擬研究[D]. 劉清芝.中國海洋大學 2007
碩士論文
[1]頁巖納米孔隙中小分子氣體超臨界吸附微觀機理研究[D]. 代建偉.西南石油大學 2016
[2]硅砂表面多孔包覆層的構建及吸附鉻和鎘離子的研究[D]. 段惠敏.濟南大學 2015
[3]PDA與SiO2納米通道的制備及其在手性分離中的應用[D]. 馬騰飛.上海師范大學 2015
[4]低導熱納米氧化硅隔熱材料的制備及性能研究[D]. 張世超.中國建筑材料科學研究總院 2015
[5]毛細玻璃管納米通道拉伸的分子動力學建模[D]. 焦陽.南京航空航天大學 2012
[6]分子模擬研究小分子氣體在常用包裝聚合膜中的擴散行為[D]. 榮麗萍.山東大學 2011
[7]高硅Na-ZSM-5分子篩吸附工業(yè)廢氣中NOx的研究[D]. 徐媛媛.浙江工業(yè)大學 2011
[8]納米孔硅氣凝膠/聚苯乙烯核殼復合材料合成制備工藝研究[D]. 邊功勛.長安大學 2010
[9]多孔SiO2微球的制備與表征[D]. 邱芹.濟南大學 2010
[10]吸附與擴散過程的分子模擬[D]. 張偉濤.中國海洋大學 2009
本文編號：3411741
【文章來源】：西北民族大學甘肅省
【文章頁數(shù)】：65 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
SiO2氣凝膠樣品[43]
具體研究內(nèi)容如下：1、對常見的七種廢氣（CH4、CO2、SO2、NO2、CO、HF、H2S）的單一、混合狀吸附于 SiO2納米孔（孔徑 1 nm）進行模擬，分析其 MSD 與 RDF 參數(shù)，研究吸附差異及其競爭關系。2、通過改變 SiO2納米孔孔徑大小以及溫度等參數(shù)，探究孔徑與溫度變化對氣體吸附結果的影響。歸納適于氣體吸附的最佳參數(shù)組合。3、在最優(yōu)參數(shù)條件下將被吸附氣體分四組，兩兩探究其競爭吸附。同時，在有水分子存在的情況下，分析 SiO2納米孔對各類氣體吸附的差異。1.4.2 研究方法（1）建模過程：利用 MS 軟件首先導入 SiO2-quartz 的 SiO2分子模型，再將其晶胞化，使其轉換成 3D 周期性晶胞，然后從其超晶胞中心刪除 1 nm、1.5 nm、2 nm 孔徑的原子，再通過 Adjust Hydrogen 工具對其內(nèi)表面進行自動加氫，構建不同孔徑的 SiO2納米孔（如圖 1.2 所示）。
22轉換成 3D 周期性晶胞，實現(xiàn)周期性邊界條件。als Studio 軟件簡介ls Studio（MS）是一款可以在 PC 上進行的分子模擬軟件，領域的分子模擬。其中，MD 法、MM 法、QM 法和 MC 法基本方法均在 MS 軟件進行了使用與拓展。MS 軟件是高度采用了 Microsoft 用戶界面（圖 2-1），通過其軟件的工具欄化操作。通過綜合運用其每個模塊以及相關參數(shù)的設置，不微觀結構修飾，還可以通過運用適合的分子模擬方法對宏觀進行分析和預測。因此，通過 MS 軟件可以實現(xiàn)對材料、化等眾多領域問題的探究。本軟件一共有 26 個操作模塊，針選用不同的模塊進行運算。在本課題中，針對 SiO2納米孔模擬實驗主要采用 Visualizer、Adsorption Locator、Discove模塊[77-80]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]納米正硅酸鋰的合成、表征及CO2吸附性能研究[J]. 王平平,劉丹,楊麗霞,張鵬,劉成偉. 石油化工高等學校學報. 2018(05)
[2]表面活性劑修飾SiO2納米顆粒增強油/水界面活性分子動力學模擬[J]. 李建榮. 石油鉆采工藝. 2018(03)
[3]新型納米復合材料Cu/SiO2的熱特性及相變特性的分子動力學研究[J]. 李靜,廖強. 中國科學院大學學報. 2018(02)
[4]常壓下利用白炭黑為硅源制備納米孔SiO2包覆硅砂[J]. 盛莉萍,劉世權. 山東陶瓷. 2017(04)
[5]轉輪吸附法在有機廢氣處理中的應用[J]. 楊東艷. 資源節(jié)約與環(huán)保. 2016(04)
[6]分子模擬多溴聯(lián)苯醚在石英砂納米孔中的吸附行為[J]. 隋紅,李琳,陳道毅,吳國鐘. 化工進展. 2015(09)
[7]烷烴修飾SiO2納米顆粒油/水界面吸附特性的分子動力學模擬[J]. 羅健輝,丁彬,燕友果,王平美,陳海香,張軍,胡松青. 中國石油大學學報(自然科學版). 2015(02)
[8]納米孔超級絕熱材料研究現(xiàn)狀及進展[J]. 封金鵬,馮霞,黃強. 宇航材料工藝. 2014(01)
[9]工業(yè)廢氣中二氧化硫處理方法研究綜述[J]. 洪哲. 山東化工. 2013(09)
[10]工業(yè)廢氣二氧化碳的回收利用[J]. 孫正平. 中國高新技術企業(yè). 2009(13)
博士論文
[1]介孔/微孔分子篩選擇催化燃燒含氰廢氣研究及其工業(yè)應用[D]. 史東軍.北京化工大學 2016
[2]SiO2納米孔絕熱材料的基礎研究及其制備和應用[D]. 韓露.東北大學 2013
[3]反滲透膜及水溶液內(nèi)擴散過程的分子模擬研究[D]. 劉清芝.中國海洋大學 2007
碩士論文
[1]頁巖納米孔隙中小分子氣體超臨界吸附微觀機理研究[D]. 代建偉.西南石油大學 2016
[2]硅砂表面多孔包覆層的構建及吸附鉻和鎘離子的研究[D]. 段惠敏.濟南大學 2015
[3]PDA與SiO2納米通道的制備及其在手性分離中的應用[D]. 馬騰飛.上海師范大學 2015
[4]低導熱納米氧化硅隔熱材料的制備及性能研究[D]. 張世超.中國建筑材料科學研究總院 2015
[5]毛細玻璃管納米通道拉伸的分子動力學建模[D]. 焦陽.南京航空航天大學 2012
[6]分子模擬研究小分子氣體在常用包裝聚合膜中的擴散行為[D]. 榮麗萍.山東大學 2011
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[8]納米孔硅氣凝膠/聚苯乙烯核殼復合材料合成制備工藝研究[D]. 邊功勛.長安大學 2010
[9]多孔SiO2微球的制備與表征[D]. 邱芹.濟南大學 2010
[10]吸附與擴散過程的分子模擬[D]. 張偉濤.中國海洋大學 2009
本文編號：3411741
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