常见工业废气基于SiO 2 纳米孔吸附的模拟计算研究
发布时间：2021-09-28 10:35
本文运用分子动力学方法,基于Materials Studio（MS）软件中Sorption模块对CH4、SO2、CO2、NO2、HF、H2S、CO七种工业常见气体吸附在不同纳米孔SiO2材料中吸附现象进行模拟计算研究,探究拟七种气体的吸附差异。一方面,通过分析温度、孔径等因素对气体吸附的影响,探究单一态气体在其孔腔中的吸附差异。另一方面,探究水分子存在下的气体吸附的变化,同时完成了两两气体竞争吸附,对SiO2纳米孔中基于水分子存在的气体吸附及混合竞争性吸附进行研究。其中,SiO2纳米孔模型的构建是通过MS软件中自带SiO2-quartz晶饱参数导入,并将其进行超晶胞处理,转换成三维（3D）周期性构型,然后从其中删除一定孔径的原子,通过工具栏Adjust Hydrogen对其孔内自动加氢,即完成SiO2纳米孔内表面羟基化,呈现键饱和状态,分别得到内径为1 nm,1.5 n...
【文章来源】：西北民族大学甘肃省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SiO2气凝胶样品[43]
具体研究内容如下：1、对常见的七种废气（CH4、CO2、SO2、NO2、CO、HF、H2S）的单一、混合状吸附于 SiO2纳米孔（孔径 1 nm）进行模拟，分析其 MSD 与 RDF 参数，研究吸附差异及其竞争关系。2、通过改变 SiO2纳米孔孔径大小以及温度等参数，探究孔径与温度变化对气体吸附结果的影响。归纳适于气体吸附的最佳参数组合。3、在最优参数条件下将被吸附气体分四组，两两探究其竞争吸附。同时，在有水分子存在的情况下，分析 SiO2纳米孔对各类气体吸附的差异。1.4.2 研究方法（1）建模过程：利用 MS 软件首先导入 SiO2-quartz 的 SiO2分子模型，再将其晶胞化，使其转换成 3D 周期性晶胞，然后从其超晶胞中心删除 1 nm、1.5 nm、2 nm 孔径的原子，再通过 Adjust Hydrogen 工具对其内表面进行自动加氢，构建不同孔径的 SiO2纳米孔（如图 1.2 所示）。
22转换成 3D 周期性晶胞，实现周期性边界条件。als Studio 软件简介ls Studio（MS）是一款可以在 PC 上进行的分子模拟软件，领域的分子模拟。其中，MD 法、MM 法、QM 法和 MC 法基本方法均在 MS 软件进行了使用与拓展。MS 软件是高度采用了 Microsoft 用户界面（图 2-1），通过其软件的工具栏化操作。通过综合运用其每个模块以及相关参数的设置，不微观结构修饰，还可以通过运用适合的分子模拟方法对宏观进行分析和预测。因此，通过 MS 软件可以实现对材料、化等众多领域问题的探究。本软件一共有 26 个操作模块，针选用不同的模块进行运算。在本课题中，针对 SiO2纳米孔模拟实验主要采用 Visualizer、Adsorption Locator、Discove模块[77-80]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米正硅酸锂的合成、表征及CO2吸附性能研究[J]. 王平平,刘丹,杨丽霞,张鹏,刘成伟. 石油化工高等学校学报. 2018(05)
[2]表面活性剂修饰SiO2纳米颗粒增强油/水界面活性分子动力学模拟[J]. 李建荣. 石油钻采工艺. 2018(03)
[3]新型纳米复合材料Cu/SiO2的热特性及相变特性的分子动力学研究[J]. 李静,廖强. 中国科学院大学学报. 2018(02)
[4]常压下利用白炭黑为硅源制备纳米孔SiO2包覆硅砂[J]. 盛莉萍,刘世权. 山东陶瓷. 2017(04)
[5]转轮吸附法在有机废气处理中的应用[J]. 杨东艳. 资源节约与环保. 2016(04)
[6]分子模拟多溴联苯醚在石英砂纳米孔中的吸附行为[J]. 隋红,李琳,陈道毅,吴国钟. 化工进展. 2015(09)
[7]烷烃修饰SiO2纳米颗粒油/水界面吸附特性的分子动力学模拟[J]. 罗健辉,丁彬,燕友果,王平美,陈海香,张军,胡松青. 中国石油大学学报(自然科学版). 2015(02)
[8]纳米孔超级绝热材料研究现状及进展[J]. 封金鹏,冯霞,黄强. 宇航材料工艺. 2014(01)
[9]工业废气中二氧化硫处理方法研究综述[J]. 洪哲. 山东化工. 2013(09)
[10]工业废气二氧化碳的回收利用[J]. 孙正平. 中国高新技术企业. 2009(13)
博士论文
[1]介孔/微孔分子筛选择催化燃烧含氰废气研究及其工业应用[D]. 史东军.北京化工大学 2016
[2]SiO2纳米孔绝热材料的基础研究及其制备和应用[D]. 韩露.东北大学 2013
[3]反渗透膜及水溶液内扩散过程的分子模拟研究[D]. 刘清芝.中国海洋大学 2007
硕士论文
[1]页岩纳米孔隙中小分子气体超临界吸附微观机理研究[D]. 代建伟.西南石油大学 2016
[2]硅砂表面多孔包覆层的构建及吸附铬和镉离子的研究[D]. 段惠敏.济南大学 2015
[3]PDA与SiO2纳米通道的制备及其在手性分离中的应用[D]. 马腾飞.上海师范大学 2015
[4]低导热纳米氧化硅隔热材料的制备及性能研究[D]. 张世超.中国建筑材料科学研究总院 2015
[5]毛细玻璃管纳米通道拉伸的分子动力学建模[D]. 焦阳.南京航空航天大学 2012
[6]分子模拟研究小分子气体在常用包装聚合膜中的扩散行为[D]. 荣丽萍.山东大学 2011
[7]高硅Na-ZSM-5分子筛吸附工业废气中NOx的研究[D]. 徐媛媛.浙江工业大学 2011
[8]纳米孔硅气凝胶/聚苯乙烯核壳复合材料合成制备工艺研究[D]. 边功勋.长安大学 2010
[9]多孔SiO2微球的制备与表征[D]. 邱芹.济南大学 2010
[10]吸附与扩散过程的分子模拟[D]. 张伟涛.中国海洋大学 2009
本文编号：3411741
【文章来源】：西北民族大学甘肃省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SiO2气凝胶样品[43]
具体研究内容如下：1、对常见的七种废气（CH4、CO2、SO2、NO2、CO、HF、H2S）的单一、混合状吸附于 SiO2纳米孔（孔径 1 nm）进行模拟，分析其 MSD 与 RDF 参数，研究吸附差异及其竞争关系。2、通过改变 SiO2纳米孔孔径大小以及温度等参数，探究孔径与温度变化对气体吸附结果的影响。归纳适于气体吸附的最佳参数组合。3、在最优参数条件下将被吸附气体分四组，两两探究其竞争吸附。同时，在有水分子存在的情况下，分析 SiO2纳米孔对各类气体吸附的差异。1.4.2 研究方法（1）建模过程：利用 MS 软件首先导入 SiO2-quartz 的 SiO2分子模型，再将其晶胞化，使其转换成 3D 周期性晶胞，然后从其超晶胞中心删除 1 nm、1.5 nm、2 nm 孔径的原子，再通过 Adjust Hydrogen 工具对其内表面进行自动加氢，构建不同孔径的 SiO2纳米孔（如图 1.2 所示）。
22转换成 3D 周期性晶胞，实现周期性边界条件。als Studio 软件简介ls Studio（MS）是一款可以在 PC 上进行的分子模拟软件，领域的分子模拟。其中，MD 法、MM 法、QM 法和 MC 法基本方法均在 MS 软件进行了使用与拓展。MS 软件是高度采用了 Microsoft 用户界面（图 2-1），通过其软件的工具栏化操作。通过综合运用其每个模块以及相关参数的设置，不微观结构修饰，还可以通过运用适合的分子模拟方法对宏观进行分析和预测。因此，通过 MS 软件可以实现对材料、化等众多领域问题的探究。本软件一共有 26 个操作模块，针选用不同的模块进行运算。在本课题中，针对 SiO2纳米孔模拟实验主要采用 Visualizer、Adsorption Locator、Discove模块[77-80]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米正硅酸锂的合成、表征及CO2吸附性能研究[J]. 王平平,刘丹,杨丽霞,张鹏,刘成伟. 石油化工高等学校学报. 2018(05)
[2]表面活性剂修饰SiO2纳米颗粒增强油/水界面活性分子动力学模拟[J]. 李建荣. 石油钻采工艺. 2018(03)
[3]新型纳米复合材料Cu/SiO2的热特性及相变特性的分子动力学研究[J]. 李静,廖强. 中国科学院大学学报. 2018(02)
[4]常压下利用白炭黑为硅源制备纳米孔SiO2包覆硅砂[J]. 盛莉萍,刘世权. 山东陶瓷. 2017(04)
[5]转轮吸附法在有机废气处理中的应用[J]. 杨东艳. 资源节约与环保. 2016(04)
[6]分子模拟多溴联苯醚在石英砂纳米孔中的吸附行为[J]. 隋红,李琳,陈道毅,吴国钟. 化工进展. 2015(09)
[7]烷烃修饰SiO2纳米颗粒油/水界面吸附特性的分子动力学模拟[J]. 罗健辉,丁彬,燕友果,王平美,陈海香,张军,胡松青. 中国石油大学学报(自然科学版). 2015(02)
[8]纳米孔超级绝热材料研究现状及进展[J]. 封金鹏,冯霞,黄强. 宇航材料工艺. 2014(01)
[9]工业废气中二氧化硫处理方法研究综述[J]. 洪哲. 山东化工. 2013(09)
[10]工业废气二氧化碳的回收利用[J]. 孙正平. 中国高新技术企业. 2009(13)
博士论文
[1]介孔/微孔分子筛选择催化燃烧含氰废气研究及其工业应用[D]. 史东军.北京化工大学 2016
[2]SiO2纳米孔绝热材料的基础研究及其制备和应用[D]. 韩露.东北大学 2013
[3]反渗透膜及水溶液内扩散过程的分子模拟研究[D]. 刘清芝.中国海洋大学 2007
硕士论文
[1]页岩纳米孔隙中小分子气体超临界吸附微观机理研究[D]. 代建伟.西南石油大学 2016
[2]硅砂表面多孔包覆层的构建及吸附铬和镉离子的研究[D]. 段惠敏.济南大学 2015
[3]PDA与SiO2纳米通道的制备及其在手性分离中的应用[D]. 马腾飞.上海师范大学 2015
[4]低导热纳米氧化硅隔热材料的制备及性能研究[D]. 张世超.中国建筑材料科学研究总院 2015
[5]毛细玻璃管纳米通道拉伸的分子动力学建模[D]. 焦阳.南京航空航天大学 2012
[6]分子模拟研究小分子气体在常用包装聚合膜中的扩散行为[D]. 荣丽萍.山东大学 2011
[7]高硅Na-ZSM-5分子筛吸附工业废气中NOx的研究[D]. 徐媛媛.浙江工业大学 2011
[8]纳米孔硅气凝胶/聚苯乙烯核壳复合材料合成制备工艺研究[D]. 边功勋.长安大学 2010
[9]多孔SiO2微球的制备与表征[D]. 邱芹.济南大学 2010
[10]吸附与扩散过程的分子模拟[D]. 张伟涛.中国海洋大学 2009
本文编号：3411741
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