分子动力学模拟研究纳米孔道中受限水的自扩散

利用分子动力学模拟技术考察受限于3种不同材料的纳米孔道(单壁碳管、硼氮管、铁原子孔道)中水分子的静态结构与扩散动力学,计算孔道中水分子沿轴向的自扩散系数Dz,讨论孔道截面尺寸、形状以及组成材料的变化对水分子扩散动力学的影响.结果表明,水分子的轴向自扩散系数随孔道半径的增大而减小,光滑的孔道壁有利于水分子的运输.在3种孔道限制体中,水分子在单壁碳纳米管内的自扩散系数最大.     

蒙脱石层间阳离子对其结构与性质影响的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论研究层间碱金属(Li~+,Na~+,K~+)和碱土金属(Mg~(2+),Ca~(2+),Ba~(2+))阳离子变化对蒙脱石晶体结构、电学性质和光学性质的影响.研究发现:这种影响不仅与层间阳离子的大小有关,还受层间阳离子价态的影响.层间阳离子的引入对蒙脱石的晶格角度影响较小,而对蒙脱石的晶格矢量c影响较大.随着层间阳离子半径增大,蒙脱石层间距随之增大;对于同价态的层间阳离子,随着层间阳离子半径增大,蒙脱石的四面体层变厚、而八面体层变薄.此外,层间阳离子对于蒙脱石电学性质和光学性质的影响主要由其价态决定,当层间阳离子价态越高时,蒙脱石的绝缘性越差,同时其对可见光越敏感.     

十二烷基三甲基氯化铵与四甲基氯化铵改性钠基蒙脱石的性质研究

利用十二烷基三甲基氯化铵(DTAC)和四甲基氯化铵(TTAC)分别对钠基蒙脱石(Na-MMT)进行有机改性,合成了DTA-MMT和TTA-MMT两种蒙脱石复合材料.采用热重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)等实验表征技术,以及蒙特卡洛(MC)模拟理论计算手段,对两种改性蒙脱石体系进行比较研究,探索了季铵盐添加量以及季铵盐烷基链长的变化对改性蒙脱石的片层空间结构与热力学性质的影响.研究表明,改性后的两种蒙脱石层间距均有一定程度的增大,当插层量增大时,具有长链烷基季铵盐的DTA-MMT体系对蒙脱石片层空间的撑大作用明显好于TTA-MMT体系;与自由相的季铵盐相比,插层季铵盐热分解温度显著提高,表明改性蒙脱石有利于其热稳定性的提升;此外,蒙特卡洛模拟得到的蒙脱石层间距数值与实验XRD表征结果具有很好的一致性,为进一步合理解释TGA与XRD等实验表征结果奠定了基础.