有机物在超临界水中溶剂化性质的计算机模拟

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1、硕士学位论文有机物在超临界水中溶剂化性质的计算机模拟COMPUTERSIMULATIONOFTHESOLVATIONPROPERTIESOFORGANICSPECIESINSUPERCRITICALWATER陈文霄2015年6月国内图书分类号：O643.12学校代码：10213国际图书分类号：544.4密级：公开工学硕士学位论文有机物在超临界水中溶剂化性质的计算机模拟硕士研究生：陈文霄导师：SimonHalstead申请学位：工学硕士学科：化学工程与技术所在单位：化工学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:

2、O643.12U.D.C:544.4DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringCOMPUTERSIMULATIONOFTHESOLVATIONPROPERTIESOFORGANICSPECIESINSUPERCRITICALWATERCandidate：ChenWenxiaoSupervisor：SimonHalsteadAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ChemicalEngineeringandTechnologyAffiliati

3、on：SchoolofChemicalEngineeringandTechnologyDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要超临界水是指温度大于647K，压强大于218bar的压缩液态水。而水处于超临界状态时，其极性的大小可通过改变压力和温度而改变，具有能同时溶解电解质和有机物的优点。超临界水作为有机溶剂对环境没有污染，而用实验的方法研究有机物在超临界水中的溶剂化性质需要的条件较苛刻，故使用计算机模拟

4、有机物在超临界水中的溶剂性质具有重要的研究意义。本文选取两类具有代表性的有机物，即极性有机物和非极性有机物在超临界水中的溶剂化性质进行研究。主要内容可分为两大部分，首先是利用MD方法来模拟非极性有机物甲烷和苯在超临界水中的溶剂化性质；第二部分内容是用MD方法来模拟极性有机物甲醇和一氯甲烷在超临界水中的溶剂化性质。具体内容为从四个方面对不同有机物在超临界水中的溶剂性质分别进行MD模拟研究，首先用贝内特接受率方法计算其溶剂化自由能，并比较不同温度下溶剂化自由能的变化趋势。其次，用有机物在体系中的焓变值来表示体系能量的变化。然后，用径向分布函数分析在不同温度下

5、，有机物水溶液的结构。最后，用有机物分子和水分子的角度分布来表示不同温度下有机物在水中的溶剂化结构。对于径向分布函数和角度分布的研究，选取了三个具有代表性的温度值，分别为常温，超临界温度和大于超临界点的温度。关键词：超临界水；蒙特卡洛；分子动力学；有机物；溶剂化自由能；溶剂化结构I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractSupercriticalwater(SCW)isacompressedliquidforwhichthetemperatureishigherthan647K,andpressureisgreaterthan218bar.Inth

6、esupercriticalstate,thepolarityofwatercanbechangedbythepressureandtemperature,soitcandissolveelectrolytesandorganicspeciessimultaneously.Asanorganicsolvent,supercriticalwaterisnotpolluting,somakingitsuitableforgreenchemistry.SCWrequiresrelativelyharshconditionstodoexperimentssuch

7、asstudyingthesolvationpropertiesoforganicsubstancesinsupercriticalwater,sousingcomputersimulationtostudythesolvationpropertiesofsupercriticalwaterisverybeneficial.Inthispaper,tworepresentativetypesoforganicspecies,namelypolarandnon-polarorganics,havebeenselectedtostudythesolvatio

8、npropertiesofsupercriticalwater.Thepaper