水及其表面活性剂体系汽—液界面行为的分子动力学模拟.pdf

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1、第4期颜群等：水及其表面活性剂体系气一液界面行为的分子动力学模拟·开发与研究·水及其表面活，吐剂体系汽一液界面行为的分子动力学模拟颜群，王宝和(大连理工大学化工学院，辽宁大连116024)摘要：采用分子动力学模拟技术，对水及其表面活性剂体系的汽一液界面行为进行了研究。模拟结果表明，随着温度的升高，纯水体系液相主体密度降低，气一液界面厚度增大，界面张力逐渐减小；水一十二烷基硫酸钠体系与纯水体系相比，汽一液界面厚度明显增大，汽一液界面张力明显减小，其随温度的变化规律和纯水体系一致。关键词：分子动力学；表面活性剂；汽一液界面；水中图分类号：TQ423文献标识码：A文章编号

2、：1003—3467(2015)04—0017—04MolecularDynamicsSimulationofVapor——liquidInterfaceBehaviorforWaterandSurfactantAqueousSolutionSystemsYANQun．WANGBaohe(SchoolofChemicalEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，China)Abstract：Thevapor—liquidinterfacebehaviorofwaterandsurfactantaque

3、oussolutionsystemsisinves-tigatedbymoleculardynamicssimulation．Thesimulationresultsindicatethatthevapor——liquidinterfacethicknessofwaterincreasesastemperatureincreases，butthedensityofliquidbulkandtheinterfaceten．sionshowoppositetendency．Itisalsofoundthatthevapor—liquidinterfacethicknes

4、sincreasesobvious．1yandtheinterfacetensionreducessignificantlycomparedtothewatersystem．whileitsvariationwithtemperatureisconsistentwithwatersystem．Keywords：moleculardynamics；surfactant；liquid—vaporinterface；water构，其模拟结果与实验吻合良好。苑世领等用分0引言子动力学模拟的方法，研究了阴离子表面活性剂十众所周知，表面活性剂具有降低水的表面张力二烷基硫酸钠(S

5、DS)在汽一液界面上的结构和动力能力，其在气一液界面上的吸附行为是发挥效用的学性质。肖红艳等研究了不同油相和盐度条件关键。气一液界面热力学行为一直是相变传热传质下表面活性剂一烷烃一水体系的界面结构，给出了研究的重点。由于气一液界面厚度非常薄，这就使径向分布函数、二面角几率变化等动力学结构信息。得其理论分析和实验研究变得十分困难。近些年本文拟采用分子动力学模拟方法，利用LAMMPS软来，随着计算机技术的迅猛发展，越来越多的学者采件模拟水及其表面活性剂体系的气一液界面行为。用分子动力学(MD)模拟方法，来研究气一液相变1模拟方法界面特性。Kuhn等¨采用分子动力学方法，

6、考查了气一液界面上的脂肪醇聚氧乙烯醚非离子表面活1．1模拟体系性剂(cE)单分子层的结构参数以及分子的动态采用直角坐标系，水体系的模拟盒子(初始状行为。wu等采用分子动力学模拟技术，分析了态)如图1所示，其大小为LXL×L=12nm×4不同种类的胺基Gemini型表面活性剂在正庚烷一nm×4nm。液体水分子以面心立方(FCC)晶格方水体系的界面张力、密度分布，以及分子的微观结式排列于模拟盒子的中央，汽相分别处于液相的左收稿日期：2015—01—29作者简介：颜群(1990一)，男，在读硕士，从事分子动力学模拟研究，电话：15326179568。第4期颜群等：水及其表

7、面活性剂体系气一液界面行为的分子动力学模拟·19．为1fs，总模拟时间为1．4ns，前1．0ns使得系统达表2不同温度下纯水的初始密度到平衡，后0．4ns统计计算并输出数据，其他的模拟设置同水体系一样。本文模拟数据均采用300996．5LAMMPS(Large—scaleAtomic／MolecularMassively350973．6ParallelSimulator)软件计算得到。400937．4450890．22结果与讨论500831．2550755．82．1纯水气一液界面行为的分子动力学模拟选择SPC、SPCE、TIP3P和TIP4P为水分子模模拟分子数