高压静电场对纤维素Iβ中甲醛扩散的影响

发布时间：2019-08-13 10:26

【摘要】：采用分子动力学的方法,进行了在不同高压电场作用下,甲醛分子在纤维素Iβ中扩散运动的模拟。结果表明:当电场强度从0增大到109 V·m~(-1)时,扩散系数由5.64×10-10 m~2·s~(-1)增大到7.768×10-10 m~2·s~(-1),增大了约38%,说明高压静电场加强了甲醛分子在纤维素Iβ中的扩散运动,提高了扩散系数;电场强度能有限增强纤维素链的整体移动,并不会破坏纤维素的稳定性;高压静电场的施加,改变了甲醛分子与纤维素Iβ相互作用,提高了静电作用、范德华作用和总相互作用。
【图文】：

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拟纤维素Ｉβ中甲醛的扩散运动，探究纤维素Ｉβ与甲醛分子的作用机理，研究电场对扩散过程的影响，为研发建材内有机挥发物的新型脱除方法提供理论支撑。１建模及动力学模拟１．１建立模型纤维素Ｉβ晶胞参数来自Ｎｉｓｈｉｙａｍａ等［１１］给出的实验数据，具体参数为：ａ＝７．７８４，ｂ＝８．２０１，ｃ＝１０．３８，γ＝９６．５°。空间群：Ｐ２１。本文采用分子模拟软件ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｔｕｄｉｏ６．０进行纤维素Ｉβ晶胞的建模，模型见图１，其中包括４条角链和１条中心链。以图１晶胞为基础，取纤维素Ｉβ的５条链，，每条链包括６个晶胞单元，目标密度为１．５ｇ·ｃｍ－３［１２］，采用ＡｍｏｒｐｈｏｕｓＣｅｌｌ模块构建扩散模型，如图２所示。１．２模拟设置分子动力学模拟过程中，力场的选择至关重要。本文采用ＰＣＦＦ［１３］（ｐｏｌｙｍｅｒｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｆｏｒｃｅ图１纤维素Ｉβ晶胞模型Ｆｉｇ．１ＭｏｄｅｌｏｆｕｎｉｔｃｅｌｌｏｆｃｅｌｌｕｌｏｓｅＩβ图２纤维素中甲醛扩散模型Ｆｉｇ．２Ｍｏｄｅｌｏｆｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎｉｎｃｅｌｌｕｌｏｓｅｃｈａｉｎｓｆｉｅｌｄ）力场，该力场是对ＣＦＦ９１力场进行修改后所得，侧重于多聚糖和碳水化合物之类的高分子和高分子材料的研究。该力场已被证实十分适合计算天然高分子材料等有机化合物。在分子动力学模拟前，需先对所构建的模型进行充分的结构弛豫平衡。先对模型采用Ｄｉｓｃｏｖｅｒ模块的Ｍｉｎｉｍｉｚｅｒ功能，即能量最低优化处理。再进行退

扩散模型,纤维素,甲醛,力场

ｉｙａｍａ等［１１］给出的实验数据，具体参数为：ａ＝７．７８４，ｂ＝８．２０１，ｃ＝１０．３８，γ＝９６．５°。空间群：Ｐ２１。本文采用分子模拟软件ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｔｕｄｉｏ６．０进行纤维素Ｉβ晶胞的建模，模型见图１，其中包括４条角链和１条中心链。以图１晶胞为基础，取纤维素Ｉβ的５条链，每条链包括６个晶胞单元，目标密度为１．５ｇ·ｃｍ－３［１２］，采用ＡｍｏｒｐｈｏｕｓＣｅｌｌ模块构建扩散模型，如图２所示。１．２模拟设置分子动力学模拟过程中，力场的选择至关重要。本文采用ＰＣＦＦ［１３］（ｐｏｌｙｍｅｒｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｆｏｒｃｅ图１纤维素Ｉβ晶胞模型Ｆｉｇ．１ＭｏｄｅｌｏｆｕｎｉｔｃｅｌｌｏｆｃｅｌｌｕｌｏｓｅＩβ图２纤维素中甲醛扩散模型Ｆｉｇ．２Ｍｏｄｅｌｏｆｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎｉｎｃｅｌｌｕｌｏｓｅｃｈａｉｎｓｆｉｅｌｄ）力场，该力场是对ＣＦＦ９１力场进行修改后所得，侧重于多聚糖和碳水化合物之类的高分子和高分子材料的研究。该力场已被证实十分适合计算天然高分子材料等有机化合物。在分子动力学模拟前，需先对所构建的模型进行充分的结构弛豫平衡。先对模型采用Ｄｉｓｃｏｖｅｒ模块的Ｍｉｎｉｍｉｚｅｒ功能，即能量最低优化处理。再进行退火处理，模拟退火的压力为０．０００１ＧＰａ，初始温度为３００Ｋ，每５０Ｋ升温一次，直到最高温度６００Ｋ，然后每５０Ｋ降温一次，直到降为３００Ｋ，５次循环。整个模拟退火过程３５×１０４步。经过这一系列的结构
【作者单位】：东南大学;江苏省太阳能技术重点实验室(东南大学);
【基金】：国家自然科学基金项目(51276041) 东南大学优秀博士学位论文培育基金项目(YBJJ1602)~~
【分类号】：O636.11

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