甲烷是一種常見(jiàn)的工業(yè)氣體，主要用于燃料以及其它化學(xué)品制造的基礎(chǔ)原料，同時(shí)甲烷也是溫室氣體之一。今天紐瑞德特氣小編月月為大家介紹一下甲烷氣體的分子動(dòng)力學(xué)模型。

  我們使用HF、MP2、DFT三種方法進(jìn)行甲烷-硅烷間12個(gè)方位的分子作用力計(jì)算，所有的計(jì)算都已加入BSSE進(jìn)行修正。HF的計(jì)算主要會(huì)產(chǎn)生排斥的作用力，且經(jīng)過(guò)量子化學(xué)計(jì)算后得知基底收斂在cc-pVQZ。MP2的計(jì)算則可產(chǎn)生整條的凡得瓦爾力曲線(xiàn)，且基底的影響相當(dāng)明顯，計(jì)算可得知收斂在0.05kcal/mol。此外，對(duì)于6個(gè)非對(duì)稱(chēng)構(gòu)型，改變中心原子的位置計(jì)算會(huì)產(chǎn)生不同的HF及MP2計(jì)算結(jié)果。我們使用大范圍exchange-correlation functionals配對(duì)的DFT計(jì)算，并與MP2的計(jì)算結(jié)果加以比較。

  將甲烷-甲烷及硅烷-硅烷的ab initio檔案帶入混合理論(Mixing rule)進(jìn)行計(jì)算并與甲烷-硅烷的結(jié)果加以比較，發(fā)現(xiàn)E、F、I、J構(gòu)型可產(chǎn)生良好的計(jì)算結(jié)果，而其他方位則需要加以考慮靜電力的效應(yīng)加以修正。

  我們將量子化學(xué)計(jì)算出的甲烷位能曲線(xiàn)利用4 sites Lennard-Jones potentials 擬合出鍵距與束縛能參數(shù)，帶入牛頓方程式進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬，對(duì)于甲烷液體的平衡及動(dòng)態(tài)性質(zhì)，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較已相當(dāng)精確且逼近實(shí)驗(yàn)值的誤差下標(biāo)，這可說(shuō)明使用ab initio所建構(gòu)之力場(chǎng)進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬是具有相當(dāng)?shù)木_性。利用4 sites位能模型去模擬甲烷實(shí)驗(yàn)三相圖的氣化曲線(xiàn)與溶化曲線(xiàn)，可幫助我們了解不同相態(tài)下的平衡。

  化學(xué)小常識(shí)：

  甲烷在自然界的分布很廣，甲烷是最簡(jiǎn)單的有機(jī)物，是天然氣，沼氣，坑氣等的主要成分，俗稱(chēng)瓦斯。甲烷主要是作為燃料，如天然氣和煤氣，廣泛應(yīng)用于民用和工業(yè)中。

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