離子液體及其混合物性質(zhì)的分子模擬.pdf

1、吸收式熱泵可以利用多種低品位的熱能，使其成為高品質(zhì)的熱能，是回收工業(yè)余熱的重要設(shè)備。它不僅節(jié)能環(huán)保，而且有巨大經(jīng)濟效益。工質(zhì)對的物化性質(zhì)對吸收式熱泵性能的影響很大。離子液體具有良好的熱穩(wěn)定性、極低的蒸汽壓和腐蝕性極小等獨特性質(zhì)，有很多學(xué)者研究將離子液體作為吸收式熱泵的新型工質(zhì)。不同類型的陰陽離子相互結(jié)合，可以獲得數(shù)量極大種類巨多的離子液體。另外，離子液體的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)還很不完善。
　　隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)值模擬計算已經(jīng)成為現(xiàn)代

2、科學(xué)研究的重要工具。量子化學(xué)模擬主要在分子及電子層面上對材料的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及原子電荷進行理論計算研究;分子動力學(xué)模擬基于分子間相互作用，計算材料的熱力學(xué)性質(zhì)、傳遞性質(zhì)及微觀結(jié)構(gòu)，能夠有效的研究材料的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系。體系的汽液相平衡性質(zhì)可以通過計算機模擬使用吉布斯系綜蒙特卡洛模擬實現(xiàn)。
　　本文應(yīng)用量子化學(xué)密度泛函理論B3LYP方法，對離子液體1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯([EMIM][DMP])進行了構(gòu)型優(yōu)化，振動頻率計算，軌道

3、相互作用分析以及自然布居分析等。獲得了陰陽離子的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和各原子的電荷;陰陽離子之間形成了氫鍵作用，同時存在電荷轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象;軌道相互作用分析揭示了離子液體穩(wěn)定化能的主要來源;計算不同數(shù)目(n=2，3，4)離子液體的振動頻率與實驗紅外譜圖相對比，發(fā)現(xiàn)兩者吻合較好，表明計算方法的可靠性，離子簇能合理描述離子液體液相的微觀結(jié)構(gòu)。
　　在量化的基礎(chǔ)上，利用分子動力學(xué)模擬來研究材料的宏觀性質(zhì)，如熱力學(xué)性質(zhì)（密度和混合焓），傳遞性質(zhì)（擴散系數(shù)

4、和粘度）和微觀結(jié)構(gòu)（徑向分布函數(shù)）。獲得了不同濃度離子液體[EMIM][DMP]、水和甲醇三元體系的混合焓，并且和實驗值做了比較，模擬值和實驗值吻合較好，同時解釋了不同濃度水或甲醇對混合焓的影響。此外，還模擬計算了離子液體的粘度和擴散系數(shù)，得出在[EMIM][DMP]離子液體中，陽離子[EMIM]+的擴散系數(shù)大于陰離子[DMP]-的擴散系數(shù)。
　　采用NPT-Gibbs系綜蒙特卡羅方法，使用Towhee7.0.2模擬軟件，計算了不