碳納米管中水分子微觀特性的分子動力學(xué)模擬.pdf

1、本文運用分子動力學(xué)方法模擬了水分子受限于單壁碳納米管（SWCNT）中時的結(jié)構(gòu)和動力學(xué)行為。分別考察了三種常見的水分子模型（SPC/E、TIP4P、TIPS2）以及溫度和孔徑對水的結(jié)構(gòu)及其聚集特性的影響，探究了水的結(jié)構(gòu)及其擴散系數(shù)受電偶極矩和電四極矩的影響。研究結(jié)果顯示：體相水的聚集特性因三種水分子模型的差異并沒有表現(xiàn)出明顯的不同，然而受限于碳納米管中水的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了明顯的差異；電偶極矩對擴散系數(shù)起主要的作用，而電四極矩對水分子結(jié)構(gòu)起主要的

2、作用。管徑相同時，隨著溫度的升高，水的有序化程度逐漸降低。結(jié)果表明，當(dāng)碳管管徑較小時，水分子大多聚集于管的中央軸線附近，然而在較大管徑的碳管中，水分子大多聚集于管壁附近。沿著不同方向看，受限于不同管徑中的水分子會呈現(xiàn)出不同的結(jié)構(gòu)：垂直于管軸看，水分子在SWCNT（6，6）中通過氫鍵形成單分子鏈，在SWCNT（7，7）中形成兩條平行的水鏈；平行于管軸看，SWCNT（8，8）中出現(xiàn)了規(guī)則的四邊形結(jié)構(gòu)。通過截取溫度為300K時32個水分子受限