Page 107 - 化学分析与检测技术

第三章 材料模拟技术的应用

系综下进行模拟，在 0~80ns 范围内获取体系的吸附构型，得到了壳聚糖（CT）、
聚丙烯酰胺（PAM）、阴离子絮凝剂（MF）与蒙脱土（Mt）的各种组合体系的
模拟结果，均清除水分子以便观察清晰，研究了多种高分子絮凝剂的协同作用以

及添加顺序的影响，观察到壳聚糖不仅作为聚丙烯酰胺、阴离子絮凝物与蒙脱土
之间的桥梁，而且促进了它们在蒙脱土上的直接吸附，这些发现与实验中观察到
的絮凝协同作用有很好的相关性，同时也对絮凝剂的选择和絮凝过程的设计有直

接影响。
在重金属离子吸附方面，Hassan 等基于密度泛函理论分析了壳聚糖单体（CS）
2+
及其柠檬烯和水杨醛两种衍生物（CC和SC）对Hg 的吸附，研究了所有吸附位点，
并确定了吸附剂－金属离子络合物的稳定构象，计算结果表明，金属离子与氮原
子的结合力比氧原子的结合力强，配合物的分子轨道（HOMO 和 LUMO）能量
2+
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能隙值（ΔE）由大到小为 SC － Hg 、CS － Hg 、CC － Hg ，配合物稳定性
随能隙的增加而增加，该研究表明水杨醛壳聚糖衍生物是一种很好的汞离子吸附
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剂。王炳捷等也计算了壳聚糖单体与三种金属离子（Cu 、Co 、Mn ）的吸附能，
且壳聚糖单体对铜离子的吸附能（ΔE≥624kJ/mol）最大，并且通过分析三种不
同金属螯合物结构，得出氨基中氮原子与金属离子的结合作用远强于羟基中氧原
子与金属离子的结合作用，与 Hassan 等得出的结论一致。

第五节 计算机模拟技术在材料科学中的应用

一、计算机模拟技术概述

（一）计算机模拟技术内涵
从本质特征来说，计算机模拟技术是一种描述和量化具体事物的方法及方法
论。在此基础上，计算机模拟技术运用一系列有目的的、有条件的计算机模拟试验，

对事物进行描述，并由此得到定量的量化指标，为决策者提供了一定的理论基础。
此项技术是基于多门理论知识才得以实现的，因此具备较高的综合性，能够为实

际问题提供有效的解决策略，尤其是结合一些大数据分析技术，能够达到事半功
倍的效果。目前，计算机模拟工业已形成了一个具有一定规模的工业，它代表着

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