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摘要
分子模拟技术广泛应用于从微观尺度上研究分子、原子等粒子的结构和行为,从而模拟宏观性质。为探究低温吸附剂分子筛在低压下的吸附和扩散性质,采用分子模拟软件搭建5A分子筛的晶体模型,基于巨正则蒙特卡洛法和分子动力学方法模拟N2分子在5A分子筛中的吸附和扩散行为,获得分子筛在低温低压下对N2分子的吸附曲线,探讨不同温度下的吸附热,分析不同温度和压力下N2分子在5A分子筛中的扩散过程,并计算得到自扩散系数。研究结果表明,模拟谱图对比标准谱图,5A分子筛的骨架模型合理。平衡压力在10-4～103Pa范围内,5A分子筛对N2分子的吸附分子数随平衡压力的升高而增大。温度在77K、87K、97K、107K和117K下,吸附分子数随温度的升高而减少。吸附热随吸附分子数的增加,呈现先减小后增大的趋势,且吸附温度越高,吸附初始阶段的吸附热越大。N2分子在5A分子筛中的吸附位随温度的升高从能量较低的吸附位转向能量较高的吸附位。此外,分子动力学研究表明,N2分子在5A分子筛中的自扩散系数随温度的升高而增大,随压力的升高而减小。
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