阳离子对阴离子型表面活性剂影响的分子模拟研究

使用密度泛函理论,在B3LYP/6-31G水平上,对十二烷基磺酸盐阴离子表面活性剂与阳离子(K+)形成的离子对进行结构优化,得到稳定的几何构型,进而从分子水平研究阴离子表面活性剂与阳离子之间的相互作用.计算结果表明,阳离子与表面活性剂的氧原子形成稳定离子构型,与阳离子结合后表面活性剂的极性头电荷减少从而降低了极性头间的排斥作用.进而利用介观层次的耗散粒子动力学,研究了阳离子加入对表面活性剂溶液体系表面张力的影响,结果表明,阳离子可显著降低阴离子型表面活性剂的临界胶束浓度,并提高其降低表面张力的效率.     

电荷与应变协同调控g-C9N7膜对CO2吸附和渗透特性的研究

为了有效捕获和分离CO₂，提出了一种电荷与应变协同调控的气体捕获和渗透的新方法，该方法具有可逆性和动力学可控的优点。采用分子动力学(MD)模拟和基于第一性原理密度泛函理论(DFT)计算，分析了不同电荷密度和拉伸应变控制下的多孔g-C₉N₇纳米片对CO₂捕获和渗透的影响规律。通过电荷调控策略，CO₂分子渗透率高达5.94×107 GPU(即0.019 899 mol/(s·Pa·m2))。另外，CO₂渗透率随拉伸应变率的增加而增大，拉伸应变率为7.5%的g-C₉N₇薄膜的最大渗透率为3.61×107 GPU(即0.012 094 mol/(s ·Pa ·m2))。在此基础上，采用负电荷与应变工程相结合的方法研究二者的协同效应，在负电荷为1 e、拉伸应变率为3.0%的条件下，CO₂渗透率达到3.18×107 GPU(即0.001 065 mol/(s ·Pa ·m2))。此时CO₂渗透率是仅施加1 e时CO₂渗透率的9倍，是仅添加3.0%应变率时CO₂渗透率的8倍。研究结果为开发具有CO₂捕获和分离高度可控的高性能材料提供了理论指导。