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首页纳米管中甲烷-水相互作用的分子动力学模拟
该研究论文发表于2014年的《浙江师范大学学报》(自然科学版)第37卷第2期,由冯梅、叶超等作者通过分子动力学模拟方法深入探讨了甲烷在碳纳米管内与水相互作用的特性。论文的核心关注点是甲烷和水分子在碳纳米管中的受限空间内的行为。 首先,研究者发现了一个关键现象,即水分子和甲烷在碳纳米管内部的径向密度分布并不均匀。这意味着它们并非均匀地分布在管内,而是存在一定的空间排列模式。这种非均匀性对于理解分子间的相互作用和能量分布至关重要,因为径向密度的不同可以揭示分子间的相互排斥或吸引作用。 基于这一发现,研究人员对碳纳米管中的甲烷和水进行了分层处理,以便更精确地分析它们的特性。他们分别计算了甲烷分子与水分子的扩散系数,这是一个衡量物质在特定环境下的运动能力的重要参数。此外,他们还测量了平均氢键数,这是了解水分子间相互作用强度的一个关键指标。氢键的存在与否和数量直接影响着水分子的结构和稳定状态,进而影响到整个系统的动态行为。 模拟结果显示,受限在碳纳米管内的甲烷倾向于在管壁处聚集,这可能是由于管壁对甲烷分子的几何约束和范德华力的作用。然而,当甲烷浓度增加时,出乎意料的是,一部分甲烷分子会出现在碳纳米管的中央区域,这种现象可能反映了浓度梯度对分子运动的影响,或者甲烷分子之间的相互作用改变了其在管内的分布模式。 这篇论文提供了一种通过分子动力学模拟来理解和预测复杂体系中甲烷与水分子行为的新视角。这对于理解碳纳米管在能源储存、催化反应以及纳米技术中的应用具有重要的理论价值。未来的研究可能进一步探索不同条件下甲烷在碳纳米管内的行为变化,以及这种变化如何影响纳米材料的性能。
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第 卷第 期 浙江师范大学学报(自然科学版) ,
年 月 ( )
文章编号:()
受限在纳米水环境空间中的甲烷分子
冯 梅, 叶 超, 陈艳燕, 周晓艳, 吴锋民, 陆杭军
(浙江师范大学 凝聚态物理研究所,浙江 金华 )
摘 要:运用分子动力学模拟方法,研究了甲烷与水受限在碳纳米管中的一些性质 计算机模拟发现水分子和
甲烷径向密度的非均匀分布 根据径向密度分布情况,将碳纳米管中的甲烷与水分层,分别计算了甲烷分子与
水分子的扩散系数和平均氢键数
模拟结果表明:受限在碳纳米管内部中的甲烷趋向在管壁积聚,但当甲烷浓
度较高时,发现在碳纳米管中央有部分甲烷分子积聚
关键词:分子动力学模拟;甲烷水合物;积聚;受限空间
中图分类号: 文献标识码:
Methane molecules confined in nanotube filed with water
, , , , ,
( , , ,)
Abstract: ,
,
, ,
,
,
Key words: ; ;;
引 言
能源是人类社会赖以生存与发展的物质基础 当今,煤、石油、天然气的储量正在日趋减少,为了防
止能源枯竭,科学家们正通过多方面开发高效、清洁的新能源
[]
因此,早在 世纪 至 年代,世
界主要发达国家就已相继开始了对甲烷水合物(又称可燃冰)的勘探与开发研究 作为非常规清洁能源
的重要组成部分,甲烷水合物已经受到了世界各国的重点关注,欧美日韩等国纷纷展开对甲烷水合物的
勘探开发工作,我国也已在甲烷水合物领域付出了巨大的努力,未来可燃冰有望成为天然气的“接班
人”
虽然甲烷水合物的发现已经有 多年的历史,但是直到最近 年,科学家们才从微观层次上去
收文日期:;修订日期:
基金项目:国家自然科学基金资助项目()
作者简介:冯 梅( ),女,山东潍坊人,硕士研究生 研究方向:纳米尺度下的分子输运
通信作者:陆杭军 :
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