巨正则系综Monte Carlo模拟方法确定活性炭的微孔尺寸

根据299 K下甲烷在活性炭中的吸附实验数据，通过调节狭缝微孔的孔宽参数，利用巨正则系综Monte Carlo（GCEMC）方法得到不同孔宽下流体的微观结构以及吸附等温线．比较并拟合模拟结果和实验数据，确定了活性炭微孔的平均孔宽，为下一步求解微孔尺寸分布以及为预测吸附剂在不同温度下吸附不同吸附质分子时的吸附性能提供了基础与指导．模拟中，甲烷分子采用单点Lennard-Jones球型分子模型，活性炭用狭缝孔来近似表征，流体分子与单个狭缝墙的相互作用采用著名的Steele的10－4-3势能模型．模拟表明，此方法为考察介孔材料的微孔分布以及微孔平均孔宽提供了新的思路．

活性炭孔吸附过程的巨正则系综Monte Carlo模拟

利用巨正则系综Monte Carlo(GCMC)方法模拟活性炭孔的吸附行为.模拟中,采用狭缝孔模型表征活性炭孔,采用Lennard-Jones(LJ)势能模型描述流体分子之间的相互作用,采用10-4-3势能模型描述流体分子与狭缝炭孔墙之间的相互作用.首先模拟了甲烷在狭缝孔中的吸附,并将模拟结果与已有结果进行比较,结果表明本文的模拟方法及编制的程序可行.在此基础上,模拟了氙气在狭缝孔中的吸附,给出了不同孔径狭缝孔的吸附等温线,并给出了一定条件下狭缝孔吸附氙气的最佳孔径.

巨正则系综蒙特卡罗法研究异丙醇在活性炭上的吸附特性

采用巨正则系综蒙特卡罗模拟方法研究活性炭狭孔对异丙醇的吸附行为。分别从压强、活性炭狭缝宽度、温度三个方面考察了对吸附的影响。模拟结果表明对于活性炭吸附异丙醇体系,炭狭缝孔模型能可靠地描述其吸附情况,在压强为1KPA时,炭狭缝孔宽度为1．7NM时吸附量较高;而当压强在2-4 KPA时,则孔宽为2NM时吸附量较高;若压强在4-10KPA变化时,则孔宽为 2．5NM时吸附量较高。加热解吸回收异丙醇和活性炭的最佳温度应为140℃左右。

巨正则系综Monte Carlo模拟CO/H_2在碳纳米狭缝孔内的吸附和分离

采用巨正则系综Monte Carlo(GCMC)方法研究了CO/H2在碳纳米狭缝孔中的吸附和分离。H2和CO均采用单点Lennard-Jones(LJ)模型,孔壁作用势则用Steele10-4-3模型描述。研究结果表明,混合物中H2的吸附量高于与其分压相同压力下纯H2的吸附量,而CO则与之相反。通过不同孔宽下的模拟,得到吸附分离的最佳孔宽为0.74nm,此时H2和CO的吸附量分别为2.0和12.9mmol/g,CO对H2的平衡分离因子达到6.5(温度为300K,压力为1.0MPa,等物质的量混合气体)。此外,还详细研究了压力、温度和混合气体组成对吸附量和平衡分离因子的影响,发现平衡分离因子随压力降低而提高,而低压下尤其明显,0.03MPa时平衡分离因子可超过9.0。随温度升高,平衡分离因子近乎线性下降;而随着体相混合气体中H2组成的增加,平衡分离因子显著提高。

理想体系巨正则系综中粒子数密度的热力学涨落

巨正则系综与大粒子源相接触，它的化学势是一个常数，而系统的粒子数可以涨落．对体积 一定的系统，密度与粒子数成正比，用巨正则系综求解热力学系统的粒子数和密度的涨落是可行 的．由巨正则系综的配分函数，结合热力学关系，首先将粒子数密度的涨落用易观测的量表示出 来，然后由低温和高温体系的状态方程，通过严格的理论推导，给出理想体系在低温和高温情况下 的粒子数密度的热力学涨落规律，并对其进行物理分析．

巨正则系综下胶体的排空作用

通过Monte Carlo模拟,研究在巨正则系综和正则系综两种情况下胶体的排空作用,运用接受率法得到了一些数值结果.结果表明,在相同的平行板约束条件下,巨正则系综情况下胶体的排空作用和正则系综中胶体的排空作用都会受到系统的化学势影响,但巨正则系综情况下胶体的排空作用受到化学势的影响比正则系综情况下受到的影响大得多.

巨正则系综在高温低密度条件下强度量涨落的一级近似

根据理想量子气体的粒子数和能量的密度,通过严格的理论推算,给出弱简并性气体在高温低密度条件下非相对论和极端相对论能量;再由巨正则系综中能量和压强相对涨落的公式,采用合理的近似方法,给出巨正则系综能量和压强相对涨落的一级近似.

NU-1000吸附典型VOCs的巨正则系综蒙特卡罗法研究

近些年金属有机框架MOFs材料由于其诸多优点在吸附脱除挥发性有机化合物VOCs领域得到了广泛关注.论文基于巨正则系综蒙特卡罗法对NU-1000吸附典型VOCs(苯、甲苯、乙苯、甲醛)以及二氧化碳和水的吸附性能进行了研究.分析了不同吸附质在NU-1000孔道内的吸附过程,包括吸附能、吸附量、吸附能概率密度分布、吸附质的低能构象和吸附质密度分布等.结果表明,NU-1000对苯、甲苯和乙苯具有较好的吸附效果,甲醛其次,二氧化碳和水较少.苯、甲苯和乙苯更容易吸附在连接配体附近,而甲醛、二氧化碳和水则更容易吸附在金属团簇附近,并且所有吸附质倾向于优先吸附在更小的三角形孔道内.本文结论为阐明VOCs在多孔材料中的吸附机理、筛选优质的VOCs吸附脱除材料提供了理论依据和技术支撑.

近独立子系系统的统计规律(四)——巨正则分布函数

根据吉布斯系综理论导出了由任意数目刚性粒子构成的力学系统的巨正则分布函数、化学势及粒子数和能量涨落公式.并介绍了刚球模型下,对二维和三维近独立子系系统巨正则分布的计算机模拟,结果与理论完全一致.

巨正则法对硅半导体中载流子数的计算机模拟

将巨正则系综的Fermi-Dirac(F-D)统计法与计算机模拟相结合,从本征半导体硅出发,探讨温度和光照能量对载流子数的影响,试图从理论上定量分析太阳能电池工作状况,对本征硅半导体中载流子数进行计算机模拟,模拟结果与理论规律基本吻合,此方法可为进一步研究掺杂半导体及氧化物半导体空间电荷层载流子数提供参考。

巨正则分布在晶体热缺陷平衡浓度中的应用

用巨配分函数计算了肖特基缺陷的热平衡浓度,并对结果进行了讨沦。

用巨正则分布导出异核双原子分子理想气体的热力学量

利用巨正则系综理论导出了异核双原子分子理想气体的热力学量，并讨论了粒子数涨落情况．

由广义系综分布导出七种系综分布

根据系统与外界进行热的、物质的交换，以及力的作用，三类外界条件的作用，导出各种不同系综分布．

浅谈对经典系综的几点认识

如果我们所讨论的系统①内部存在相互作用.即粒子间的相互作用不能忽略.②同时还要考虑系统与周围环境的相互作用.③对于考察中的某一个物理系统所能获得的资料在实验上的限制.我们就必须寻求新的方法建立新的统计理论来处理这方面的问题,这里不想进行复杂的具体的数学推导,也不想对经典系综理论的思想方法。

三种统计系综的统一

本文具体分析了三种统计系综的特点,给出了配分函数、系综分布函数ρ_s 和特性函数 J_r 的统一公式。

用系综理论计算范德华气体特性因子a.b值

实际气体分子间存在着相与作用,这种作用以能量形式表示即是分子的势能,本文采用巨正则系综理论对实际气体进行近似的处理。

层柱状微孔材料吸附存储天然气的Monte Carlo模拟

采用巨正则系综MonteCarlo方法模拟了天然气中主要成分甲烷在层柱状微孔材料中T =3 0 0K下的吸附存储 .在模拟中层柱状微孔采用Yi等人建立的柱子均匀分布在两炭孔墙之间的模型来表征 .甲烷分子采用Lennard -Jones球型分子模型 ,炭孔墙采用Steele的 10 - 4- 3模型 .对孔宽为 1.3 6nm的层柱微孔 ,模拟了四个不同孔率的层柱材料吸附甲烷的情形 .得到了孔中流体的局部密度分布以及吸附等温线 .对比不同孔率下甲烷的吸附量 ,得到了此情形吸附甲烷的较佳孔率为 0 .94.

多孔金属有机骨架材料储氢性能分子模拟

采用优化的DREIDING力场参数,通过巨正则系综蒙特卡洛(GCMC)模拟方法对H2在IRMOF-1、IRMOF-61和IRMOF-62共3种金属有机骨架(MOFs)材料中的吸附平衡性能进行了比较研究.结果表明,该力场能够在全压力范围内很好地复制H2在IRMOF-62材料中的等温吸附曲线;但对低压下H2在IRMOF-61中的等温吸附曲线预测出现低估.与IRMOF-1相比,具有互穿骨架结构的IRMOF-61和IRMOF-62材料在常温下的储氢能力并无明显提高.进一步比较77 K时100 kPa、3.0 MPa下H2在上述MOFs材料中达到吸附平衡时的几率密度分布发现,H2会优先吸附在Zn4O骨架附近靠近苯环的位置;对具有互穿结构的MOFs材料而言,由于其孔腔尺寸缩小,使得H2优先吸附位区域零散化.适当长度的有机配体形成的互穿骨架结构能增强与H2分子之间的相互作用,具备较高的储氢能力;而有机配体尺寸过长则会增加骨架结构中H2吸附死角,对H2的吸附能力反而出现下降.

密度泛函与分子模拟计算介孔孔径分布比较

用巨正则系综MonteCarlo模拟(GCMC)方法和密度泛函理论(DFT)结合统计积分方程(SIE)计算了介孔材料的孔径分布.为比较这两种方法,以77K氮气在介孔活性碳微球中的吸附数据为依据,求出其孔径分布.在GCMC模拟和DFT计算中,流体分子模型化为单点的Lerrnard-Jones球;流体分子与吸附剂材料之间的作用采用平均场理论中的10-4-3模型.在DFT方法中,自由能采用Tarazona提出的加权近似密度泛函方法(weighteddensityapproximation,WDA)求解.结果表明,对于孔径大于1.125nm的介孔材料,GCMC和DFT两种方法都可以用来研究介孔材料的孔径分布;对于小于1.125nm的介孔材料,不能用DFT方法计算孔径分布(DFT方法本身的近似产生了误差),只能用分子模拟方法.