文件名称:
温度及压力对高岭石吸水特征影响的分子动力学模拟
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上传时间: 2020-06-09
详细说明：高岭石是煤系泥岩的主要黏土矿物组成成分之一，它的存在对泥岩的水理作用产 生重要影响。高岭石与水相互作用的分子机制是深入认识泥岩遇水膨胀、软化崩解甚至泥化等现象的基础。分子动力学模拟技术是揭示物质结构与性质间关系、了解物理化学体系中物质相互作用机制的有力工具。应用巨正则系综蒙特卡洛(GCMC)及分子动力学(MD) 方法对高岭石的吸水特征进行了模拟，研究了温度及压力对水分子在高岭石颗粒表面的吸附量、吸附位、吸附热、吸附能以及高岭石体积膨胀性等的影响规律，阐明了高岭石吸水的分子机制。研究结果表明：高岭石吸附水过程中，水分子和高岭石表面原子以 Hw-Ok 和 Ow-Hk两种形式形成氢键联接；吸附热介于1.898 kJ/mol～2.133 kJ/mol 之间，远低于发生化学吸附的临界值42 kJ/mol，高岭石与水分子间的相互作用为典型物理吸附；吸附能为负值，高岭石吸水后体系热力学稳定，吸附能数值、吸附量及体积膨胀率变化规律相似， 均随压力增加呈对数关系递增，而随温度升高递减且减幅相对较小；吸附位为吸附过程中水分子在高岭石颗粒表面某一位置出现的频次；水分子在高岭石颗粒表面的吸附依赖于分子间的范德
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