关键词:
Materials Studio,分子动力学模拟,均方位移,界面聚合
通过界面聚合制备纳滤膜的方法广泛应用与膜分离技术领域。该篇工作通过研究PIP单体在水中和PIP在PPTA水和中扩散的分子动力学模拟。首先构建了含PIP单体的水模拟盒子,在此基础上构建了PIP单体的PPTA-水凝胶模拟盒子,通过MSD曲线分析PPI纯水体系和PPI-水凝胶体系中迁移速率。
DOI: 10.1039/c9ta12984g
以下内容分步骤对文献模拟过程进行分析:
构建PIP、PPTA、H2O分子模型,如图1所示。
图1 不同物质的分子结构模型
利用Materials Studio (MS)中的Amorphous cell模块,在COMMPASSII力场条件下构建两个模型:(1)模型包含10个PIP分子和320个水分子;(2)10个PIP分子、40个TBP分子、1个含2重复单元PPTA。
(a) (b)
图1 两个模型(a:PPI)(b:PPI-PPTA)
(a)(b)(c)
图2 两个模型的AC参数(a:PPI)(b:PPI-PPTA)(c:模型参数)
使用Forcite 模块对上述混合有机相模型分别进行结构优化,使其达到最佳的模型结构和稳定的能量体系。模型参数如图3所示。收敛和能量数据如图5所示。
图3两个模型的Forcite 模型参数
(a)
(b)
图4 模型的收敛以及能量数据(a:PPI)(b:PPI-PPTA)
对上述结构优化后的模型继续进行动力学优化。
1. NVT模式下100ps。
动力学参数如图5所示,动力学计算结果如图6所示。
图5 动力学优化参数
(a)
图6 计算平衡后的能量和温度数据(a:PPI)(b:PPI-PPTA)
2.NPT模式下100ps
动力学参数如图7所示,动力学计算结果如图8所示。
图7 动力学优化参数
(a)
图8 计算平衡后的能量和密度数据(a:PPI)(b:PPI-PPTA)
3. NVT模式下100ps。
动力学参数如图9所示,动力学计算结果如图10所示。
图9 动力学优化参数
(a)
(b)
图10 计算平衡后的能量和温度数据(a:PPI)(b:PPI-PPTA)
对上述优化后的模型进行MSD计算。模型及设置面板如下图11所示。结果数据如图12所示。
(a)
(b)
图8 优化后模型及MSD参数(a:PPI)(b:PPI-PPTA(PPI-2))
图9 MSD结果(a:PPI)(b:PPI-PPTA(PPI-2))