云母表面潤(rùn)濕性的分子動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展伴隨著不可再生化石燃料的大量使用，產(chǎn)生的二氧化碳被排放到大氣中，帶來了諸如全球溫室效應(yīng)等環(huán)境問題，如何有效收集利用二氧化碳成為當(dāng)今學(xué)術(shù)界的研究課題之一。將二氧化碳封存在化石能源開采后的廢礦井中是解決二氧化碳過量排放進(jìn)大氣中的有效途徑，即對(duì)二氧化碳進(jìn)行地質(zhì)封存，因此探究影響二氧化碳地質(zhì)封存的因素成為研究課題的重點(diǎn)。本文根據(jù)前人的研究得出，巖石表面的潤(rùn)濕性是影響二氧化碳地質(zhì)封存的主要因素，因此進(jìn)行巖石表面潤(rùn)濕性的研究對(duì)二氧化碳

2、的地質(zhì)封存具有重要意義。
　　本文利用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法探究了二氧化碳環(huán)境下壓強(qiáng)對(duì)水在云母表面接觸角的影響，模擬結(jié)果表明當(dāng)壓強(qiáng)為12～13.5兆帕范圍內(nèi)時(shí)水/二氧化碳/云母體系中水在云母表面的接觸角隨壓強(qiáng)的增大而增大，而當(dāng)壓強(qiáng)為11兆帕左右時(shí)接觸角出現(xiàn)峰值22度，說明水在云母表面的接觸角與壓強(qiáng)并不是線性的遞增關(guān)系，不能只是將壓強(qiáng)作為衡量接觸角大小的唯一標(biāo)準(zhǔn)。采用的水分子勢(shì)能模型是SPC/E、二氧化碳分子勢(shì)能模型是EPM2、氧氣為剛

3、性雙原子模型、氬氣為單原子模型。流體采用CHARMM力場(chǎng)，而云母采用的是與CHARMM力場(chǎng)兼容的層狀硅酸鹽力場(chǎng)。探究了不同的氣體環(huán)境下水在云母表面接觸角的大小。為了驗(yàn)證氣體對(duì)云母表面接觸角的影響，本論文構(gòu)建了摩爾濃度都是3∶1的氬氣/二氧化碳體系和氧氣/二氧化碳體系，并分別進(jìn)行了分子動(dòng)力學(xué)模擬，探究在各個(gè)混合氣體體系下水在云母表面的接觸角。模擬結(jié)果說明，在二氧化碳中分別加入氧氣和氬氣后，由于氣體各自不同的物理化學(xué)性質(zhì)，氬氣會(huì)減小水在云母