分子动力学模拟离子液体在石墨界面处性质

摘要

本文运用分子动力学模拟方法对石墨与离子液体1-甲基-3-丁基咪唑六氟化磷(1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate,BMIM+/PF6-)体系和1-甲基-3-辛基咪唑六氟化磷(1-octyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate,OMIM+/PF6-)体系的界面进行了研究。模拟结果显示,离子液体密度在界面处明显增大,在界面附近形成三个显著的致密层。阳离子比阴离子更接近石墨层表面,数均密度曲线上下波动距石墨表面约15 A。极性基团聚集形成极性网络状结构,而非极性基团则填充于网络的空隙当中。咪唑环和烷基侧链倾向于平铺在石墨层表面,此时烷基链伸长。此外,OMIM+/PF6-体系的表面电势降比BMIM+/PF6-体系的表面电势降更为明显,这主要是由于OMIM+/PF6-体系在石墨层附近的阴离子密度相对更大。

目录

文摘

英文文摘

第一章 文献综述

第一节 离子液体简介

1.1.1 室温离子液体的发展

1.1.2 室温离子液体的种类

1.1.3 离子液体的物化性质

1.1.4 离子液体的应用

第二节 纳米石墨片

1.2.1 纳米石墨片的结构

1.2.2 纳米石墨片的性质

1.2.3 纳米石墨片的应用

第三节 界面性质

1.3.1 界面研究

1.3.2 双电层结构

第四节 计算机模拟

1.4.1 计算机模拟

1.4.2 分子模拟简介

第五节 本文的研究内容及意义

第二章 分子动力学模拟

第一节 分子动力学模拟简介

第二节 分子动力学模拟中常见概念

2.2.1 初始条件

2.2.2 牛顿运动方程

2.2.3 势函数

2.2.4 数值积分

2.2.5 边界条件

2.2.6 系综

第三节 本章小结

第三章 模型建立与模拟方法

第一节 模型的建立

3.1.1 石墨层模型的建立

3.1.2 离子液体的填充

第二节 力场参数

3.2.1 化学键伸缩振动势能

3.2.2 键角弯曲振动势能

3.2.3 二面角扭转势能

3.2.4 范德华相互作用能

3.2.5 静电相互作用能

第四章 结果与讨论

第一节 模拟结果

4.1.1 数均密度分布

4.1.2 定向有序参数

4.1.3 侧链长度的变化

4.1.4 表面电势

第二节 本章小结

参考文献

致谢

硕士期间发表的学术论文