發(fā)布時間：2021-10-23 02:54

　　氣體通過納米水層的擴散過程在物理、化學(xué)、生物、環(huán)境、工程等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)和前景。氣體的整個擴散過程主要可以分為幾個部分,即吸附、溶解、內(nèi)擴散以及脫附。普遍的觀點認(rèn)為,影響氣體通過納米水層擴散效率的因素有兩個:一個是氣體分子在水層中的溶解度,另外一個是氣體分子在水層中的擴散速度。目前,針對氣體通過納米水層擴散過程的研究,主要集中在如何提高其擴散效率上。雖然研究成果顯著,但是還存在著大量懸而未決的基礎(chǔ)科學(xué)問題。因此,探究影響氣體通過納米水層擴散效率的因素,進而提出有利于提高氣體擴散效率的可行性方案,具有重要的學(xué)術(shù)價值和指導(dǎo)意義。針對上述的問題,本文采用分子動力學(xué)模擬的方法,對氣體通過納米水層的擴散行為進行了研究。我們指出:親疏水pattern的Janus顆�？梢栽诩{米水層中通過自組裝形成連續(xù)的疏水通道結(jié)構(gòu);這種連續(xù)的疏水通道結(jié)構(gòu)可以有效地幫助氣體通過納米水層,從而提高氣體通過水層的擴散效率。并且,在這個工作的基礎(chǔ)上,我們也考慮了鹽離子對氣體通過納米水層擴散效率的影響。主要內(nèi)容如下:納米水層的存在往往會導(dǎo)致氣體擴散效率的急劇下降。例如,在地下氣藏資源的開采過程中,由于微觀毛細(xì)力的存... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所)上海市

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

親水納米縫隙之間的納米水層

貼附在內(nèi)部的管壁上，另外一種是如圖所示懸掛在管壁之間，他們還米水層在透射電子顯微鏡（TEM）的電子束輻照下是超穩(wěn)定存在納米水層也存在于材料的內(nèi)部，包括氧化石墨烯[5-7]、石墨烯[8, 9料片層之間[10-12]、氧化石墨烯膜與云母基底之間[13]，以及原子FM）針尖與探測的材料表面之間等[14, 15]。圖 1.1 親水納米縫隙之間的納米水層Figure 1.1 Nano-scale water layer confined in the nano-cerive

圖 1.3 氣體擴散通過含有離子溶液的氧化石墨烯膜 1.3 Diffusion of gas through graphene oxide membrane confining with the ionic liq體通過納米水層的擴散過程，通常需要經(jīng)過吸附、溶解、內(nèi)擴散以及步驟來進行。相比于氣體的自由擴散過程，納米水層的存在會極大地擴散。因此，如何提高氣體通過納米水層的擴散效率是目前研究的重方法們采用了分子動力學(xué)模擬方法來研究本課題內(nèi)容。分子動力學(xué)模擬是頓力學(xué)來模擬分子體系運動的方法。它通過計算體系中的原子受到的速度、位移，得到整個體系的演化規(guī)律，從平衡態(tài)的體系中抽取樣本性質(zhì)做統(tǒng)計。得益于近些年計算能力的大幅提升，目前我們能夠計算


本文編號：3452336