納米MgO顆粒團(tuán)聚機(jī)制及表面離子吸附行為的MD研究.pdf

1、納米顆粒材料具有獨(dú)特的物理與化學(xué)特性，在醫(yī)藥、半導(dǎo)體、催化、微元件等領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注。由于其表面能較高，合成和使用過程中均易發(fā)生團(tuán)聚，這將直接影響納米顆粒產(chǎn)品的粒徑分布和性能，所以有必要對其團(tuán)聚機(jī)制進(jìn)行研究。由于醫(yī)藥和半導(dǎo)體等方面對其純度要求較高，所以通常需要通過洗滌工藝進(jìn)行除鹽，此過程中無機(jī)鹽離子會吸附在納米顆粒表面。除鹽工藝中，該現(xiàn)象是否可以忽略仍有待研究。
　　本研究以納米氧化鎂為模型顆粒，構(gòu)建了能夠體現(xiàn)完整溶劑環(huán)境的水基

2、納米懸濁液模型，并采用分子動力學(xué)（MD）方法對洗滌過程中納米顆粒的團(tuán)聚以及離子吸附行為進(jìn)行模擬研究，并且通過一系列非極性（碳、硅）顆粒懸濁液體系，探究顆粒表面極性對于團(tuán)聚的影響。針對團(tuán)聚行為統(tǒng)計(jì)分析，提出了一套基于最近顆粒距離、最近顆粒距離分布函數(shù)（NPDDF）以及團(tuán)聚壽命（τAL）的分析方法，并且證明了最近顆粒距離分布函數(shù)在區(qū)分納米顆粒的團(tuán)聚狀態(tài)與分散狀態(tài)方面的優(yōu)勢。顆粒分布狀態(tài)研究表明，純水環(huán)境中所有懸濁液體系均出現(xiàn)自發(fā)的團(tuán)聚現(xiàn)象，

3、且團(tuán)聚和分散兩種分布狀態(tài)是共存的。團(tuán)聚顆粒占比隨顆粒含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))增加而增加。極性的氧化鎂顆粒更易團(tuán)聚，且團(tuán)聚壽命較非極性顆粒大兩個(gè)數(shù)量級。然而，其團(tuán)聚平衡距離（3.1）卻始終大于具有非極性表面的碳、硅顆粒（團(tuán)聚平衡距離均為2.5）。其根本原因是團(tuán)聚的氧化鎂顆粒間的吸附水分子阻礙了顆粒的進(jìn)一步靠近。氧化鎂顆粒的離子吸附行為研究表明，顆粒表面雙電層厚度約為10?，且內(nèi)層為陽離子。當(dāng)鹽離子數(shù)與顆粒數(shù)處于同一數(shù)量級時(shí)，顆粒對于無機(jī)鹽離子的吸