基于分子模擬的多孔炭材料結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建方法研究進(jìn)展

編號(hào)：NMJS09141

篇名：基于分子模擬的多孔炭材料結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建方法研究進(jìn)展

作者：周逸寰 解強(qiáng) 周紅陽 梁鼎成 劉金昌

關(guān)鍵詞： 分子模擬 活性炭 結(jié)構(gòu)模型 動(dòng)力學(xué)模型 隨機(jī)填充法

機(jī)構(gòu)： 中國礦業(yè)大學(xué)（北京）化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院

摘要： 結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建是多孔炭材料結(jié)構(gòu)表征、“構(gòu)效”關(guān)系探究、吸附模擬研究等的前提和基礎(chǔ)。本文對(duì)基于分子模擬的多孔炭材料結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建方法、應(yīng)用及特點(diǎn)進(jìn)行了綜述性評(píng)介,以揮發(fā)性有機(jī)物(volatile organic compounds,VOCs)吸附凈化用活性炭的選型需求為導(dǎo)向,分析各種模型構(gòu)建方法的適用性。結(jié)果表明,由片段單元組裝構(gòu)成多孔炭結(jié)構(gòu)的早期模型,能展現(xiàn)多孔炭材料的部分表觀性質(zhì),但對(duì)多孔炭吸附性能的解析與機(jī)理闡釋尚缺乏指導(dǎo)意義。多孔炭結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建方法可歸為仿真過程法和結(jié)構(gòu)重建法,前者適于炭材料微觀結(jié)構(gòu)演變的研究,但所需算力高;后者通過擬合多孔炭的實(shí)驗(yàn)、表征數(shù)據(jù)、在一定約束條件下重建模型,其中的隨機(jī)填充法可以針對(duì)性地調(diào)控模型的孔結(jié)構(gòu)和官能團(tuán),應(yīng)用于吸附模擬研究時(shí)有助于確定吸附特定VOCs的最優(yōu)孔結(jié)構(gòu)、篩選合適的活性炭,進(jìn)而指導(dǎo)多孔炭材料的制備。然而,對(duì)包括隨機(jī)填充法在內(nèi)的結(jié)構(gòu)重建法,尚需掌握量化調(diào)控結(jié)構(gòu)模型孔結(jié)構(gòu)、表面官能團(tuán)的方法與關(guān)鍵參數(shù),發(fā)展能夠進(jìn)行多參數(shù)、多指標(biāo)“構(gòu)效”關(guān)系研究的多尺度化模型,才能對(duì)多孔炭材料的實(shí)際應(yīng)用提供指導(dǎo)。