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十六烷基麦芽糖功能化碳纳米管分子动力学研究

作　者: 郑志刚
导　师: 纪培军
学　校: 北京化工大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 碳纳米管功能化十六烷基麦芽糖吸附粗粒化模拟
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 14次
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内容摘要

实验结果表明十六烷基麦芽糖可用于功能化碳纳米管,并可在醇类溶液中提高碳纳米管分散性。相比于其它种类的表面活性剂,十六烷基麦芽糖功能化碳纳米管具有一些独有的性质。本文通过分子动力学模拟研究了十六烷基麦芽糖与碳纳米管的相互作用及吸附形态。由于体系中所包含的分子数较多,且十六烷基麦芽糖在碳纳米管表面的吸附、聚集与平衡过程需要的计算时间较长。因此,所研究的碳纳米管和十六烷基麦芽糖体系采用可大量节省计算费用的粗粒化方法模拟。通过与全原子力场的模拟构想的对比,调节并最终确定了十六烷基麦芽糖粗粒化模型力场参数。并以此为基础,研究了不同浓度下,十六烷基麦芽糖在碳纳米管表面的相互作用及聚集形态。结果表明大量的十六烷基麦芽糖以聚团的形式吸附在碳纳米管表面。随着十六烷基麦芽糖浓度的增加,十六烷基麦芽糖尾部粒子(憎水基)与碳纳米管相互作用能和尾部粒子之间的相互作用能逐渐增大。甲醇的浓度对十六烷基麦芽糖与碳纳米管相互作用及吸附形态有明显影响。随着十六烷基麦芽糖浓度的增加,甲醇对体系的影响增加。随着甲醇浓度的增加十六烷基麦芽糖尾端与碳纳米管相互作用能逐渐增加,尾端之间的相互作用能逐渐减小。当甲醇浓度增加时,十六烷基麦芽糖在碳纳米管表面的吸附分布得更加均匀。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
第一章绪言  12-26
  1.1 碳纳米管的简介  12-14
  1.2 碳纳米管的功能化  14-18
    1.2.1 碳纳米管的纯化  15
    1.2.2 功能化碳纳米管的方法  15-18
    1.2.3 高效碳纳米管的功能化  18
  1.3 糖基表面活性剂作为吸附剂的研究  18
  1.4 分子动力学模拟研究碳纳米管的意义  18-19
  1.5 分子动力学模拟  19-24
    1.5.1 分子模拟动力学的简述  19-20
    1.5.2 分子动力学模拟系综的介绍  20-21
    1.5.3 分子动力学的基本算法原理  21-22
    1.5.4 力场的概念及分类  22-23
    1.5.5 GROMAC软件的介绍  23-24
  1.6 课题研究内容、目的和意义  24-26
    1.6.1 研究内容  24
    1.6.2 研究目的和意义  24-26
第二章十六烷基麦芽糖的粗粒化研究  26-44
  2.1 前言  26-27
  2.2 研究体系的构建和基本参数的设定  27-41
    2.2.1 粗粒的划分  27-28
    2.2.2 分子力场的参数化  28-29
    2.2.3 模型的建立  29
    2.2.4 结果分析与讨论  29-36
    2.2.5 多个十六烷基麦芽糖在水溶液中模拟参数的设定  36-37
    2.2.6 多个十六烷基麦芽糖模拟结果的讨论和分析  37-41
  2.3 小结  41-44
第三章碳纳米管和十六烷基麦芽糖在水溶液的研究  44-56
  3.1 碳纳米管的粗粒化  44-45
  3.2 碳纳米管和十六烷基麦芽糖的相互作用  45-47
  3.3 十六烷基麦芽糖功能化碳纳米管构象特征及形成机理  47-50
  3.4 浓度对十六烷基麦芽糖与碳纳米管相互作用的影响  50-53
  3.5 小结  53-56
第四章碳纳米管和十六烷基麦芽糖在甲醇-水溶液体系的研究  56-66
  4.1 甲醇对不同浓度的十六烷基麦芽糖与碳纳米管相互作用的影响  56-58
  4.2 甲醇浓度对十六烷基麦芽糖与碳纳米管相互作用的影响  58-64
  4.3 小结  64-66
第五章结论  66-68
参考文献  68-72
致谢  72-74
研究成果及发表的学术论文  74-76
作者和导师介绍  76

十六烷基麦芽糖功能化碳纳米管分子动力学研究

内容摘要

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