分子动力学模拟烷烃混合物在石墨烯表面取向

doi:10.7503/cjcu20180097

高等学校化学学报 ›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (8): 1729.doi: 10.7503/cjcu20180097

分子动力学模拟烷烃混合物在石墨烯表面取向

刘艳芳¹, 杨华¹(), 张辉²

1. 天津师范大学化学学院, 天津市功能分子结构与性能重点实验室,无机-有机杂化功能材料化学教育部重点实验室, 天津 300387
2. 工程电介质及其应用教育部重点实验室, 哈尔滨理工大学化学与环境工程学院, 哈尔滨 150080

收稿日期:2018-02-02 出版日期:2018-08-10 发布日期:2018-06-04
作者简介:联系人简介: 杨华, 男, 博士, 教授, 主要从事复杂体系的计算机模拟研究. E-mail: yanghua11111@hotmail.com
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 20803052)资助.

Molecular Dynamics Simulation on the Orientation of Alkane Mixture on Graphene^†

LIU Yanfang¹, YANG Hua^1,^*(), ZHANG Hui²

1. Tianjin Key Laboratory of Structure and Performance for Functional Molecules,Key Laboratory of Inorganic-Organic Hybrid Functional Material Chemistry, Ministry of Education,College of Chemistry, Tianjin Normal University, Tianjin 300387, China
2. Key Laboratory of Engineering Dielectrics and Its Application, Ministry of Education,College of Chemical and Environmental Engineering, Harbin University of Science and Technology, Harbin 150080, China

Received:2018-02-02 Online:2018-08-10 Published:2018-06-04
Contact: YANG Hua E-mail:yanghua11111@hotmail.com
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundation of China(No.20803052).

摘要/Abstract

摘要：

采用分子动力学模拟方法研究了烷烃混合物在石墨烯表面取向的过程. 研究结果表明, 模拟温度能够改变链取向的方向, 相对较低的温度对链垂直表面取向有利, 相对较高的温度对链平行于表面取向有利; 温度升高短链烷烃会发生脱离混合物的情况, 且温度越高发生脱离行为的烷烃数目越多. 烷烃链与石墨烯的相互作用在此过程中起重要作用.

关键词: 烷烃混合物, 取向, 石墨烯, 分子动力学模拟

Abstract:

The orientation of alkane mixtures on graphene was studied by molecular dynamics simulation. It has been found that the orientation is affected by the simulation temperature. The alkane chains are laid perpendicular to the graphene at low temperature and parallel to the surface at high temperature. As the temperature increases, some of the shorter alkane chains will leave the mixture, and the number of these shorter alkane chains will gradually increase.

Key words: Alkane mixture, Orientation, Graphene, Molecular dynamics simulation

中图分类号:

O641

TrendMD:

刘艳芳, 杨华, 张辉. 分子动力学模拟烷烃混合物在石墨烯表面取向. 高等学校化学学报, 2018, 39(8): 1729.

LIU Yanfang, YANG Hua, ZHANG Hui. Molecular Dynamics Simulation on the Orientation of Alkane Mixture on Graphene^†. Chem. J. Chinese Universities, 2018, 39(8): 1729.

图/表 6

Table 1 Detailed information of alkane mixtures

Alkane	Number of alkane	Alkane	Number of alkane	Alkane	Number of alkane
C₆H₁₄	25	C₁₅H₃₂	10	C₃₀H₆₂	5
C₈H₁₈	20	C₂₀H₄₂	8	C₄₀H₈₂	4
C₁₀H₂₂	15	C₂₅H₅₂	6	C₅₀H₁₁₂	3

Fig.1 Conformations of the alkane mixtures on graphene at 390 K

Fig.2 Conformations of the alkane mixtures on graphene at 490 K

Fig.3 Final conformations of the alkane chain mixture models at different temperature after 10000 ps NVT MD simulations(A) Top view; (B) side view.

Fig.4 Bond orientation order parameter P(θ) of alkane chains at different temperature

Fig.5 Interaction energy between alkane chains and graphene at different temperature

参考文献 27

[1]	Maldonado E., Roth M.W., Gray P. A., ACS Appl. Mater. Inter., 2009, 1(6), 1211—1217
[2]	Herwig K.W., Matthies B., Taub H, Phys. Rev. Lett., 1995, 75, 3154—3157
[3]	Becker K.E., Fichthorn K. A., J. Chem. Phys., 2006, 125, 184706
[4]	Diama A., Matthies B., Herwig K.W., Hansen F. Y., Criswell L., Mo H., Bai M., Taub H., J. Chem. Phys., 2009, 131, 084707
[5]	Firlej L., Kuchta B., Roth M.W., Connolly M. J., Wexler C., Langmiur, 2008, 24, 12392—12397
[6]	Kamiya K., Okada S., Jap. J. Appl. Phys., 2013, 52, 06GD10
[7]	Liu X.Q., Xue Y., Tian Z. Y., Mo J. J., Qiu N. X., Chu W., Xie H. P, Appl. Surf. Sci., 2013, 19, 190—197
[8]	Thierfelder C., Witte M., Blankenburg S., Rauls E., Schmidt W.G., Surf. Sci., 2011, 7, 746—749
[9]	Ricca A., Bauschlicher C.W., Chem. Phys., 2016, 324, 455—458
[10]	Liu X.Q., Tian Z. Y., Chu W., Xue Y, Acta Phys.-Chim. Sin., 2014, 30(2), 251—256
	(刘晓强, 田之悦, 储伟, 薛英. 物理化学学报, 2014, 30(2), 251—256)
[11]	Gutierrez-Maldonado S.E., Garate J. A., Retamal M. J., Cisternas M. A., Volkmann U. G., Perez-Acle T, Chem. Phys. Lett., 2017, 674, 64—70
[12]	Gao J.P., Luedtke W. D., Landman U., J. Chem. Phys., 1997, 106, 4309—4318
[13]	Enevoldsen A.D., Hansen F. Y., Diama A., Taub H., Dimeo R. M., Neumann D. A., Copley J. R. D., J. Chem. Phys., 2007, 126, 104704
[14]	Hansen F.Y., Criswell L., Fuhrmann D., Herwig K. W., Diama A., Dimeo R. M., Neumann D. A, Phys. Rev. Lett., 2004, 92, 046103
[15]	Klein J., Kumacheva E., Science, 1995, 269, 816—819
[16]	Zhao L., Yang H., Li Z., Li Z.S., Sun J. Z., Chem. J. Chinese Universities, 2006, 27(7), 1340—1342
	(赵莉, 杨华, 李卓, 李泽生, 孙家锺. 高等学校化学学报, 2006, 27(7), 1340—1342)
[17]	Yu X., Han M., Yang X.Z., Chem. J. Chinese Universities, 2011, 32(1), 180—184
	(余翔, 韩铭, 杨小震. 高等学校化学学报, 2011, 32(1), 180—184)
[18]	Xia T.K., Landman U., Science, 1993, 261, 1310—1312
[19]	Roth M.W., Firlej L., Kuchta B., Connolly M. J., Maldonado E. E., Wexler C., J. Phys. Chem. C, 2016, 120(2), 984—994
[20]	Yang J.S., Yang C. L., Wang M. S., Chen B. D., Ma X. G, Phys. Chem. Chem. Phys., 2011, 34, 15476—15482
[21]	Liu J., Zhao L., Lv Z.Y., Li Z. S., Chem. J. Chinese Universities, 2008, 29(12), 2389—2392
	(刘佳, 赵莉, 吕中元, 李泽生. 高等学校化学学报, 2008, 29(12), 2389—2392)
[22]	Sütay1 B., Yurtsever M., J. Mol. Model., 2017, 23, 150
[23]	Sun H., J. Phys. Chem. B, 1998, 102, 7338—7364
[24]	Sun H., Ren P., Frie J.R., Comput. Theor. Polym. Sci., 1998, 8, 229—246
[25]	Nose S., J. Chem. Phys., 1984, 81, 511—519
[26]	Hoover W.G., Phys. Rev. A, 1985, 31, 1695—1697
[27]	Yang H., Zhao X.J., Sun M., Phys. Rev. E, 2011, 84, 011803

分子动力学模拟烷烃混合物在石墨烯表面取向

Molecular Dynamics Simulation on the Orientation of Alkane Mixture on Graphene^†

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 6

参考文献 27

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	王瑞娜, 孙瑞粉, 钟添华, 池毓务. 大尺寸石墨烯量子点组装体的制备及电化学发光性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(8): 20220161.
[2]	高志伟, 李军委, 史赛, 付强, 贾钧儒, 安海龙. 基于分子动力学模拟的TRPM8通道门控特性分析[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(6): 20220080.
[3]	闫嘉森, 韩现英, 党兆涵, 李建刚, 何向明. 石蜡/膨胀石墨/石墨烯复合相变储热材料的制备及性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(6): 20220054.
[4]	曹磊, 陈美君, 袁刚, 常钢, 张修华, 王升富, 何汉平. 冠醚功能化的栅控石墨烯场效应晶体管的制备及对汞离子的检测[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(4): 20210688.
[5]	郑雪莲, 杨翠翠, 田维全. 全椅式边含薁缺陷石墨烯纳米片的二阶非线性光学性质[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(3): 20210806.
[6]	杨隽阁, 高成乾, 李博鑫, 尹德忠. 改性氧化石墨烯稳定Pickering乳液法制备高导热相变整体材料[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(2): 20210593.
[7]	张志博, 尚涵, 徐文轩, 韩广东, 崔金声, 杨皓然, 李瑞鑫, 张生辉, 徐欢. 氧化石墨烯插层聚β-羟基丁酸酯复合材料的结晶形态与宏观性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(2): 20210566.
[8]	胡波, 朱昊辰. 双层氧化石墨烯纳米体系中受限水的介电常数[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(2): 20210614.
[9]	俞彬, 谌小燕, 赵越, 陈卫昌, 肖新颜, 刘海洋. 氧化石墨烯基钴卟啉复合材料的电催化析氢反应[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(2): 20210549.
[10]	王雪丽, 宋相伟, 解颜宁, 杜妮阳, 王振新. 部分还原氧化石墨烯的制备、表征及对人宫颈癌HeLa细胞的体外杀伤作用[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(2): 20210595.
[11]	马丽娟, 高升启, 荣祎斐, 贾建峰, 武海顺. Sc, Ti, V修饰B/N掺杂单缺陷石墨烯的储氢研究[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(9): 2842.
[12]	李威青, 金磊, 杨家强, 王赵云, 杨防祖, 詹东平, 田中群. 电子电镀铜新体系中添加剂对铜电沉积及镀层结构的影响机制[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(9): 2919.
[13]	李奕川, 朱国富, 王宇, 柴永明, 刘晨光, 何盛宝. 基底表面性质与前驱液化学环境对原位定向构筑钛硅分子筛膜的影响[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(9): 2934.
[14]	李聪聪, 刘明皓, 韩佳睿, 朱镜璇, 韩葳葳, 李婉南. 基于分子动力学模拟的VmoLac非特异性底物催化活性的理论研究[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(8): 2518.
[15]	朱德帅, 赵剑英, 杨正慧, 郭海泉, 高连勋. 基于多层结构设计的高储能密度氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(8): 2694.

分子动力学模拟烷烃混合物在石墨烯表面取向

Molecular Dynamics Simulation on the Orientation of Alkane Mixture on Graphene†

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 6

参考文献 27

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

Molecular Dynamics Simulation on the Orientation of Alkane Mixture on Graphene^†