单层石墨烯纳孔膜的液相分子传递渗透及膜分离机制的分子模拟研究

项目名称： 单层石墨烯纳孔膜的液相分子传递渗透及膜分离机制的分子模拟研究

项目编号： No.21376116

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 杨晓宁

作者单位： 南京工业大学

项目金额： 85万元

中文摘要： 单层石墨烯纳米结构被认为是一种理想的膜材料。为了发展基于石墨烯纳米材料的膜分离技术，尤其针对有机溶剂的分离净化需求，需要开展石墨烯纳米孔结构对液相体系的膜分离微观机制的基础研究。本课题采用经典分子模拟和量化计算相结合的方法，对液相体系通过单层石墨烯纳米结构的传递渗透规律及分离机理进行研究。针对不同纳孔尺度和化学亲和性的石墨烯孔结构，研究液相分子与其表面的相互作用，模拟相关固液界面结构和传递动力学行为。课题提出分子通过石墨烯纳米膜孔的传递是一个能垒的跨越行为，同时需要考虑液相表面吸附层的二维传递。通过界面结构，传递自由能，以及纳米膜孔的渗透通量的模拟研究，对石墨烯膜面向液相混合物体系的分离效果和适应性进行评价，揭示石墨烯膜结构与其分离效应的微观规律。帮助设计石墨烯膜孔结构，为石墨烯纳米结构在膜分离方面的应用提供前瞻性的理论指导。同时研究结果也将有助于阐明纳米孔结构中液相分子传输功能机制。

中文关键词： 石墨烯；纳米孔；单层膜；液相；分子模拟

英文摘要： Single-layer nanoscale graphene material can be considered as an ideal membrane material since its thickness is only one carbon diameter. In order to explore the graphene-based novel membrane separation technique, especially for the requirement in the se

英文关键词： graphene；nanopore；single-layer membrane；liquid phase；molecular simulation