離子液體[Bmim]Cl在水中PMF的分子動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、離子液體是一種僅由陰陽離子構(gòu)成,室溫下仍為液態(tài)的新型有機(jī)溶劑,因?yàn)槠鋷缀醪粨]發(fā),被視為“綠色溶劑”。近年來,其獨(dú)特的性質(zhì)引起了世界各國學(xué)者的廣泛關(guān)注,尤其是在化學(xué)工程領(lǐng)域,被認(rèn)為有望在諸多化工過程中取代傳統(tǒng)的揮發(fā)性有機(jī)溶劑,為改善日益惡化的環(huán)境做出貢獻(xiàn)。更重要的是,可以通過改變陰陽離子的組合方式根據(jù)需要設(shè)計(jì)其性質(zhì)。但在實(shí)際應(yīng)用過程中,既無必要也無可能完全依賴實(shí)驗(yàn)來完成耗費(fèi)大量時(shí)間和費(fèi)用的篩選。因此,采用分子模擬方法,在分子層面上研究離子

2、液體的結(jié)構(gòu)和特性之關(guān)系,具有重要意義。
　　 本研究著力于離子液體在水中的平均力位能(Potential of Mean Force,簡稱PMF),輔以局部微觀結(jié)構(gòu)的分析,通過在模擬中有目的的改變勢能函數(shù)研究其對平均力位能的影響。
　　 首先,我們以甲烷分子對在水中PMF的分子動(dòng)力學(xué)模擬為例,用傘形抽樣(Umbrella Sampling)和WHAM(Weighted HistogramAnalysis Method)方

3、法計(jì)算其平均力位能,并對計(jì)算細(xì)節(jié)和參數(shù)優(yōu)化進(jìn)行探討。其次,研究了NaCl在水中的PMF,同時(shí)分析了用于表征局部微觀結(jié)構(gòu)的徑向分布函數(shù)；此外,通過在模擬中改變離子的電荷,發(fā)現(xiàn)勢能函數(shù)對PMF以及微觀結(jié)構(gòu)有顯著影響。在此基礎(chǔ)上,初步探索了離子液體[bmim]Cl陰陽離子對在水中的PMF,發(fā)現(xiàn)其在水中的相互作用明顯小于鈉-氯離子對。與NaCl水溶液不同,[bmim]Cl在水中以接觸離子對形式存在的幾率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鈉-氯離子對,這是因?yàn)閇bmim]