富勒烯与粘土矿物表/界面作用特征的分子模拟研究

摘要

研究首先对比了在水相及在真空中富勒烯分子在叶腊石表面吸附特征的差异，计算子吸附过程的平均力势能(PMF)，在水相和真空中最小PMF分别为-0.25 eV和-0.47 eV，这表明在真空环境下更有利于富勒烯吸附到叶腊石表面。水环境下吸附过程的PMF计算结果还显示，在富勒烯吸附过程中出现明显的能量势垒，这对应着富勒烯分子与叶腊石表面之间水化层被打破的过程，这表明富勒烯的水化作用对吸附过程为负贡献。通过径向分布函数计算可以发现水分子在富勒烯表面形成明显的水化壳，表明水分子与富勒烯之间较强的相互作用。此外，计算了两个富勒烯分子之间聚集的PMF，得到在水相和真空中最小PMF分别为-0.19 eV和-0.41 eV，这表明富勒烯分子倾向于吸附到叶腊石表面而不是相互聚集。显然，粘土矿物表面性质对其与富勒烯分子作用特征会产生影响。