褐煤与水微观相互作用的分子机制:多尺度分子模拟
吴玉花1
李荣花1
张茜2
高红凤1
朱美霖2
刘彩珠1
吴建波1
张慧1
白红存1
1.宁夏大学省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室,宁夏银川 750021;宁夏大学化学化工学院,宁夏银川 7500212.宁夏医科大学基础医学院,宁夏银川 750004
摘要：煤与水的表面相互作用是洁净煤技术领域的重要科学问题之一.然而,褐煤与水的相互作用是一个复杂的物理化学过程,其微观机制在原子尺度和电子结构方面仍不明确.尤其缺乏褐煤中不同官能团与水之间相互作用能量、稳定性结构特征、相互作用本质的系统考察.基于多尺度分子模拟研究了褐煤与水微观相互作用的分子机制.基于量子化学计算重点考察典型褐煤模型结构中不同官能团与单分子水的相互作用,获得水分子在褐煤不同位点吸附的局域极小构象,以及稳定吸附构象的几何结构特征.基于独立梯度模型的直观绘景阐释了褐煤与水分子之间的相互作用形式主要为范德华作用和氢键.借助能量分解分析方法定量描述并确定了静电作用是稳定煤-水相互作用的最主要因素.此外,还基于分子动力学模拟揭示了不同数量褐煤分子与大量水分子相互作用的组装行为和演化特征,阐明了褐煤分子结构在大量水中的团聚现象.分子动力学模拟结果同样印证了褐煤和水分子主要以静电作用结合.
关键词：煤结构表面相互作用非共价相互作用分子模拟密度泛函理论
分类号：TK6(生物能及其利用)
资助基金：国家自然科学基金(52006110)宁夏自然科学基金资助项目(2023AAC03020)
论文发表日期：2024-02-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 48-60 )
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