蒙脱石和高岭石的分子动力学模拟研究

《蒙脱石和高岭石的分子动力学模拟研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、北京化工大学硕士学位论文蒙脱石和高岭石的分子动力学模拟研究姓名：方沁华申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：汪文川;黄世萍20050525北京化工大学硕士学位论文蒙脱石和高岭石的分子动力学模拟研究摘要本论文包括两个方面：一是水化镁基蒙脱石的分子动力学模拟；二是二甲基亚砜(DMSO)有机化高岭石的分子动力学模拟。蒙脱石和高岭石是具有层状结构的硅酸盐材料。聚合物／层状硅酸盐(Polymer／LayeredSilicate，PLS)纳米复合材料(Nanocomposite)是非常重要的一类复合材料，它已经成为当今聚合

2、物材料基础研究和开发应用的热点。蒙脱石和高岭石是制备这种聚合物常用的材料。制各这种聚合物时必须对它们进行有机化，以得到层间距较大的有机化硅酸盐材料，使得聚合物分子容易进入硅酸盐层间，而形成复合物。所以有必要从分子水平的角度研究蒙脱石和高岭石层间的结构和动力学性质。由于本组在这方面刚刚起步，本文对相对比较基础的水、镁离子和蒙脱石体系、DMSO与高岭石体系以及水、DMSO和高岭石体系进行了分子模拟研究。对水、镁离子和蒙脱石体系，模拟计算在300K时，蒙脱石层间水和镁离子的结构和动力学性质以及温度对水在层间扩散的影响。结

3、北京化工大学硕士学位论文果发现：镁离子在层间为一层分布，水在层间为二层分布，并且不同分布位置的水在不停的交换；随着温度的升高，水在xY方向的扩散系数不断的增大，当温度达到600K后，层间水分子的氢键断裂，与超临界状态下水结构相似，层间水的扩散系数达到最大值，温度进一步上升至700K，其值基本无变化。对DMSO和高岭石体系，模拟计算在300K时，DMSO插层量与体系层fNq足E的关系。结果表明：随着插层量的升高，体系会经历三个状态，在过渡状态区，DMSO分子从一层转变为二层，体系的位能有一个突然升高的过程。这也意味着

4、要使高岭石中吸附二层的DMSO分子，就必须克服这一部分体系升高的能量才能形成二层。也就是说要得到二层DMSO插层的高岭石必须有特别的驱动力。对水、DMSO和高岭石体系，模拟计算在300K时，不同摩尔分率的水对DMSO插入高岭石速率的影响。结果表明：水的摩尔分率为o．286时，体系有最大的层间距，此时DMSO在层间有最大的扩散系数。关键词：蒙脱石，高岭石，分子动力学模拟，DMSO北京化工大学硕士学位论文MoLECULARDYNAMICSSIMULATIoNoFMoNTMoRILLoNITEANDKAoLINITEAB

5、STRACTThisthesiscontainstwoparts．ThefirstpartisthemoleculardynamicssimulationofMagnesium-Montmorillonitehydrates．ThesecondpartinvestingatestheintercalationofDMSOinkaolinitewithmoleculardynamicssimulation．MontmorilloniteandkaolinitearelayeredsilicatematerialsPo

6、lymer／LayeredSilicate(PLS)isoneofimportantnanocomposites．Ithasbecometheemphasesofpolymerbasicresearchandapplication．MontmorilloniteandkaoliniteareoftenusedtopreparePLSnanocomposite．InordertoobtainPLSmaterials，wemustintercalatesomesuitableorganicsintointerlayer

7、spaceofthemandmakethemhaveabiggerbasicdistance，whichwillmakepolymermoleculesintercalateintointerlayerspaceeasilyandcomeintobeingnanocompositesTherefore，itisnecessarytoresearchthestructureanddynamics北京化工大学硕士学位论文propertiesofinterlayerofmontmorilloniteandkaolinit

8、efrommolecularlevelWehavedonethreebasicsystems，suchaswatermagnesiumMontmorillonitesystem，DMSOkaolinitesystemandwaterDMSOkaolinitesystemwithmoleculardynamicssimulation，becauseourgro