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水/石墨烯界面离子吸附的分子动力学模拟:力场参数优化与吸附机制
1
作者 廖首维 刘炎昌 +3 位作者 石泽南 赵道辉 魏嫣莹 李理波 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期184-195,共12页
受限在二维纳米孔道的盐溶液的研究对离子输运与筛分、超级电容等领域具有重要意义,而分子动力学(MD)模拟已成为其中重要的手段.但通常MD模拟力场却很难准确描述石墨烯等二维材料与离子之间的离子-π相互作用;溶剂效应对离子在材料表面... 受限在二维纳米孔道的盐溶液的研究对离子输运与筛分、超级电容等领域具有重要意义,而分子动力学(MD)模拟已成为其中重要的手段.但通常MD模拟力场却很难准确描述石墨烯等二维材料与离子之间的离子-π相互作用;溶剂效应对离子在材料表面吸附的调控作用也缺乏深入研究.针对Li~+, Na~+, K~+, Mg~(2+), Ca~(2+), Cl~-离子与石墨烯材料,本文基于平均力势(PMF)发展了模拟它们之间相互作用的力场参数.使用该力场模拟的(溶液中)石墨烯表面离子吸附自由能与量子化学计算结果一致,验证了其准确性.进一步发现离子水合半径、离子接近石墨烯时水合数的拐点、 PMFwat(溶剂对离子吸附在石墨烯表面PMF的贡献)极小值位置及石墨烯表面水层位置之间有明显关联.在此基础上阐明了离子脱水及石墨烯表面水层状分布对PMFwat的调控作用.模拟了1 mol/L盐溶液/石墨烯界面体系.以上体系使用通常力场参数模拟时,离子在石墨烯表面吸附都很微弱,这表明离子-π相互作用对准确模拟盐溶液-石墨烯体系不可或缺. 展开更多
关键词 石墨烯 离子吸附 力场参数 平均力势 分子动力学模拟
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二维沸石纳米片的合成及其分离膜研究现状
2
作者 李艳美 魏嫣莹 王海辉 《膜科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期139-148,共10页
二维(2D)纳米片堆叠构建的层状分离膜的出现为下一代高效膜分离技术开辟了新途径.2D沸石纳米片具有纳米级别的厚度及较大的横纵比,其面内规整孔道为分子传质提供了丰富的路径,并可有效缩短传统无孔纳米片堆叠构筑的二维膜内分子绕行的... 二维(2D)纳米片堆叠构建的层状分离膜的出现为下一代高效膜分离技术开辟了新途径.2D沸石纳米片具有纳米级别的厚度及较大的横纵比,其面内规整孔道为分子传质提供了丰富的路径,并可有效缩短传统无孔纳米片堆叠构筑的二维膜内分子绕行的传质路径,有望用于制备具有优异分离性能的二维材料膜.本文综述了2D沸石纳米片的合成方法及沸石纳米片膜的研究进展,重点介绍了2D沸石纳米片合成方法,包括表面活性剂辅助合成、沸石层状前驱体剥离和Assembly-disassembly-organization-reassembly(ADOR)法,以及2D沸石纳米片膜的制备方法及其在膜分离中的应用,最后对该领域当前的技术局限性和未来的研究方向进行展望. 展开更多
关键词 膜分离 二维膜 沸石纳米片
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金属有机骨架膜的制备与应用进展 被引量：12
3
作者 周胜 侯倩倩 +1 位作者 魏嫣莹 王海辉 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期467-484,共18页
膜分离技术因其高效节能的特点,被认为是最有前景的分离技术之一。由于众多待分离的混合组分在物理性质(如尺寸)上极为接近,实现精确的膜分离仍具有极大的挑战。金属有机骨架材料具有孔径精确可调、孔隙率高等优点,使其有望实现对尺寸... 膜分离技术因其高效节能的特点,被认为是最有前景的分离技术之一。由于众多待分离的混合组分在物理性质(如尺寸)上极为接近,实现精确的膜分离仍具有极大的挑战。金属有机骨架材料具有孔径精确可调、孔隙率高等优点,使其有望实现对尺寸相近分子的精确筛分,因此可以作为理想的膜材料。本文对传统的多孔膜材料进行了比较,并对基于金属有机骨架材料的多孔膜进行了分类,包括支撑型金属有机骨架膜和混合基质膜。同时,系统地总结了两大类金属有机骨架膜的制备方法及其发展历程,对先进的膜制备技术进行了展望;总结了金属有机骨架膜在气体分离、纳滤及海水淡化、渗透汽化等方面的应用。最后,针对支撑型金属有机骨架膜提出了改善其透量和选择性的思路。 展开更多
关键词 膜 分离 分子筛 气体 渗透
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二维膜的精密构筑和结构调控策略综述 被引量：9
4
作者 樊江 汪唯 +4 位作者 蔡佳浩 卢纵 丁力 魏嫣莹 王海辉 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期4823-4836,共14页
膜分离技术效率高、能耗低,在水处理和气体分离等领域有重要应用。二维膜是一类新兴的分离膜,由高横纵比的二维纳米片组装而成,成膜容易、力学性能好、结构可设计、可调控;在实验室范围内实现了有机溶剂脱水、纳滤、离子截留、气体筛分... 膜分离技术效率高、能耗低,在水处理和气体分离等领域有重要应用。二维膜是一类新兴的分离膜,由高横纵比的二维纳米片组装而成,成膜容易、力学性能好、结构可设计、可调控;在实验室范围内实现了有机溶剂脱水、纳滤、离子截留、气体筛分等领域的高效分离,有望突破传统分离膜的性能上限;但目前对二维膜的研究仍处于初期阶段。如何对二维膜进行精密构筑和结构调控,以优化其分离性能,使之针对不同的分离体系、在各分离尺度达到理想的分离效果仍具挑战。面对如何提高二维膜的渗透性、选择性和稳定性这三项性能评价指标,本文综述了系列二维膜的精密构筑和结构调控方法,包括离子交联、客体材料插层、表面改性等,分别从二维膜的层间距调控、二维纳米片相互作用关系的调节、二维膜的通道有序性等方面设计与构筑二维膜的分离通道,以实现二维膜分离性能的全面提升。 展开更多
关键词 无机膜 膜分离 二维膜
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二维金属-有机骨架膜的制备及其在分离中的应用 被引量：14
5
作者 吕露茜 赵娅俐 +1 位作者 魏嫣莹 王海辉 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第7期869-884,共16页
膜分离在面向能源与环境问题的分离过程中具有极大的应用前景,近几十年内发展迅速.金属-有机骨架(MOFs)是一种新型微孔材料,具有孔结构均一、可调控、多样化的特点,用其制备的MOF膜在分离领域极具应用潜力.而二维(2D)材料的飞速发展,使2... 膜分离在面向能源与环境问题的分离过程中具有极大的应用前景,近几十年内发展迅速.金属-有机骨架(MOFs)是一种新型微孔材料,具有孔结构均一、可调控、多样化的特点,用其制备的MOF膜在分离领域极具应用潜力.而二维(2D)材料的飞速发展,使2D MOF膜也成为倍受关注的一类新型分离膜.由2D MOF纳米片构筑成的超薄分离膜,通过MOF的固有孔径可以实现分子级别的筛分,而纳米片之间的通道及纳米片面内通道为气体或水分子提供了更多的传质通道,从而实现了优异的分离性能.因此,2D MOF膜被认为有望同时提高分离过程的渗透量和选择性,成为满足工业分离需求的高性能分离膜. 展开更多
关键词 膜分离 金属-有机骨架 二维膜 纳米片
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