分子模擬分析醇水在MFI沸石膜中滲透時(shí)的吸附與擴(kuò)散現(xiàn)象.pdf

1、本文主要采用巨正則蒙特卡洛法(GCMC)、平衡分子動(dòng)力學(xué)方法(EMD)和量子力學(xué)方法研究了水、甲醇、乙醇及它們的混合物在MFI沸石膜中的吸附與擴(kuò)散現(xiàn)象。分子力學(xué)和分子動(dòng)力學(xué)部分主要采用COMPASS力場(chǎng)，量子力學(xué)部分主要采用密度泛函理論(DFT)方法。 通過(guò)模擬得到的自擴(kuò)散系數(shù)與吸附熱值和實(shí)驗(yàn)值比較，確定了模擬參數(shù)和模擬方法后，我們以乙醇/水通過(guò)silicalite沸石膜的滲透分離為研究對(duì)象，分析了乙醇、水單組分及混合情況下的吸

2、附等溫線，吸附位，和不同濃度下的擴(kuò)散系數(shù)變化，各組分?jǐn)U散時(shí)的相互影響等情況，從分子水平解釋了silicalite沸石膜的疏水性質(zhì)。在吸附與擴(kuò)散模擬的基礎(chǔ)上，我們又結(jié)合滲透理論，計(jì)算了純水、乙醇在silicalite沸石膜中滲透量隨活度的變化，得到了的結(jié)論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合。 接著，我們又用分子動(dòng)力學(xué)方法，從分子水平研究了水，甲醇及二組分混合物在MFI沸石膜中滲透時(shí)的擴(kuò)散現(xiàn)象。在這部分計(jì)算中，我們用鋁原子取代silicalite沸石

3、骨架中T2位的部分硅原子，作為H-ZSM-5的結(jié)構(gòu)模型，并研究了甲醇、水在silicalite和H-ZSM-5中的不同擴(kuò)散現(xiàn)象。我們又分析了甲醇、水及二組分在H-ZSM-5中擴(kuò)散時(shí)的位移和時(shí)間關(guān)系，以及通過(guò)分析分子間徑向分布函數(shù)，來(lái)解釋了濃度及溫度變化，對(duì)擴(kuò)散組分分子間形成氫鍵情況的影響。 最后，我們又從量子力學(xué)的角度出發(fā)，利用密度泛函方法，研究了水分子在H-ZSM-5三種不同孔道中吸附前后的結(jié)構(gòu)變化，Mulliken電荷變化，