Численное моделирование адсорбционных равновесий на плоских неоднородных поверхностях методом Монте-Карло
Диссертация
Разработанные компьютерные программы позволяют рассчитать изотермы и дифференциальную энергию адсорбции, а также вынести промежуточную для этих расчетов информацию, включающую: пространственное распределение адсорбированных молекулэнергетическое состояние адсорбированных молекулканоническое распределение Гиббса для ансамбля генерируемых конфигураций. В связи с этим в данной работе были поставлены… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Обзор
- 1. 1. Особенности состояния адсорбированного вещества на поверхности твердых адсорбентов
- 1. 2. Наиболее известные уравнения адсорбции газов и паров адсорбентами различной природы
- Об экспериментальных изотермах адсорбции
- Уравнение Генри
- Уравнение изотермы адсорбции Лэнгмюра
- Уравнение Фрумкина
- Уравнение Фаулера и Гуггенгейма
- Уравнение Дубинина и Серпинского
- Уравнение изотермы полимолекулярной адсорбции паров Брунауера,
- Эммета, Теллера (уравнение БЭТ)
- Уравнение Арановича
- 1. 3. Особенности феноменологического и статистического подходов при решении адсорбционных задач
- 1. 4. Успехи методов компьютерного моделирования в теории адсорбции
- Глава 2. Сущность предлагаемого метода компьютерного моделирования адсорбции на плоских поверхностях
- 2. 1. Модель структуры системы адсорбент-адсорбат и описание взаимодействий в ней
- 2. 2. Моделирование адсорбции и расчет величин
- Глава 3. Компьютерное моделирование адсорбционных процессов на плоских однородных и неоднородных поверхностях без учета латеральных взаимодействий адсорбированного вещества
- 3. 1. Расчет полимолекулярной адсорбции на однородной поверхности
- 3. 2. Расчет полимолекулярной адсорбции на однородной поверхности с учетом различных энергий взаимодействия между слоями адсорбированного вещества
- 3. 3. Расчет полимолекулярной адсорбции на неоднородной поверхности
- Глава 4. Компьютерное моделирование адсорбционных процессов на плоских однородных и неоднородных поверхностях с учетом латеральных взаимодействий адсорбированного вещества
- 4. 1. Расчет полимолекулярной адсорбции на однородной поверхности
- 4. 2. Расчет полимолекулярной адсорбции на неоднородной поверхности
- 4. 3. Корреляция расчетов с известными экспериментальными результатами
- Выводы
Список литературы
- Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М.: Мир, 1984. 306 с.
- Русанов А. И. Фазовые равновесия и поверхностные явления. Л.: Химия, 1967. 388 с.
- Флад Э. Термодинамическое описание адсорбции по Гиббсу и по Поляни. В кн.: Межфазовая граница газ — твердое тело. М., 1970, с. 18−76.
- Дубинин М. М. Адсорбция и пористость. М., 1972
- Гиббс Дж. В. Термодинамические работы. М.- Л., 1950
- Авгуль Н. Н., Киселев А. В., Пошкус Д. П. Адсорбция газов и паров на однородных поверхностях. М., 1975. 384 с.
- Хилл Т.Л. Теория физической адсорбции В кн.: Катализ. Вопросы теории и методы исследования. М., 1955, с. 276−327.
- Беринг Б. П., Майерс А. Л., Серпинский В. В. Проблема инертности адсорбентов.-ДАН, 1970, т. 193, № 1,с. 119−122.
- Hill Т. L. Thermodynamics Transition from Adsorption to Solution — J. Chem. Phys., 1949, 17, № 5, 507.
- O.Everett D. H. Thermodynamics of Monolayers on Solids Trans. Faraday
- Soc., 1950, 46, 942−957. 1 l. Shay G. A Comprehensive Presentation of the Thermodynamics of Adsorption Excess Quantities. Pure Appl. Chem., 1976, 48, 393−400.
- Wagner G. Thermodynamics of Adsorption on Solids Gottinger Nachr., 1973,3, 2−14.
- Hansen R. S. Thermodynamics of Interface between Condensed Phases. J. Phys. Chem., 1962, 66, № 2, 410−415.
- H.Goodrich F. C. Algebraic Methods in Capillary Thermodynamics. Trans. Faraday Soc., 1968, 64, № 12, 3403−3415.
- Tykodi R. J. Thermodynamics of Adsorption. J. Chem. Phys., 1954, 22, № 10, 1647−1654.
- Бакаев В. А. Об одной возможной формулировке термодинамики адсорбционного равновесия Изв. АН СССР. Сер. Хим., 1971, № 12, с. 2648−2653.
- Guggenheim Е. A. Thermodynamics. 5-th rev. edition. Amsterdam, 1967.
- К. Синг. Применение физической адсорбции для определения величины поверхности и распределения пор по размерам. В кн.: Методы исследования катализаторов. М.: Мир, 1983. — 304 с.
- Лопаткин А. А. Теоретические основы физической адсорбции. М.: Изд-во МГУ, 1983.344 с.
- Brunauer S., Deming L. S., Deming W. E., Teller E., J. Amer. Chem. Soc., 62, 1723 (1940)
- Брунауэр С. Адсорбция газов и паров. Пер. с англ.-М.: ИЛ, 1948. 781 с.
- Sing К. S. W., Spec. Per. Report, «Colloid Science» (Ed. Everett D. H.), 1,
- The Chem. Soc., London, 1973, p. 1.
- Киселев В.Ф. Поверхностные явления в полупроводниках и диэлектриках. М.: Наука, 1970. 400 с.
- Де Бур Я. X. Динамический характер адсорбции. М.: ИЛ, 1962. 290 с.
- А. Н. Фрумкин. Труды Хим. Ин-та им. Карпова 4, 56 (1925).
- Р. Фаулер, Э. Гуггенгейм, Статистическая термодинамика, ИЛ, 1949. -С.612.
- М. М. Дубинин, В. В. Серпинский ДАН СССР 99, 1034 (1954).
- Дж. Хелси, Роль неоднородности поверхности при адсорбции В кн.: Катализ. Вопросы теории и методы исследования. М., 1955, с. 244−255.
- В. В. Серпинский. Добавление к книге Брунауэр С. Адсорбция газов и паров. Пер. с англ.-М.: ИЛ, 1948.
- Т. L. Hill, J. Chem. Phys. 14, 441 (1946)31 .А. В. Киселев, Энергия взаимодействия адсорбат адсорбент иадсорбат адсорбат в монослоях на поверхностях твердых тел. Теплота адсорбции и адсорбционное равновесие. ЖФХ 35, № 2, 233 (1961)
- А. В. Киселев, ЖФХ 41, 2470 (1967)
- Хелси Дж.// Межфазовая граница газ твердое тело/Под ред. Э. Флада. М.: Мир, 1970. С. 424
- Аранович Г. Л. Принципиальное уточнение изотермы полимолекулярной адсорбции. // Ж. физ. Химии, 62, 1988. № 11, С. 3000.
- Е. А. Устинов. Об уравнении полимолекулярной адсорбции Г. Л. Арановича. // Ж. физ. Химии, 1994, том 68, № 5, с 958−959.
- N. Metropolis, A. W. Rosenbluth, М. N. Rosenbluth, А. Н. Teller, Е. Teller: J. Chem. Phys. 21, 1087(1953)
- Rowley L. A., Nicholson D., Parsonage N. G. // Molecular Phys. 1976. V. 31. № 2. P.365, 387
- Norman, G. E. and Filinov, V. S., 1969, High Temp. Res., 7, 216.
- Бакаев В. А. Численное моделирование физической адсорбции на поверхности аморфного тела при малых заполнениях. // Изв. АН СССР. Сер. Хим. 1988. № 7. с. 1478
- Бакаев В. А., Смирнова Л. Ф. // Изв. АН СССР. Сер. хим. 1978. С. 284
- Статистическая механика, кинетическая теория и стохастические процессы. М.: Мир, 1976. Гл. IX.
- Бакаев В. А., Войт А. В. // Изв. АН СССР. Сер. Хим. 1990. с. 2007
- Смирнова Н.А. Методы статистической термодинамики в физической химии: Учеб. Пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. Школа, 1982.-455 с.
- Биндер К. Методы Монте-Карло в статистической физике: Пер. с англ. -М.: Мир, 1982, 400 с.
- Герасимов Я.И. и др. Курс физической химии т. 1: Учебное пособие. -М.: «Химия», 1969. 592с.
- Вернов А. В. Исследование фазовых состояний адсорбционных слоев: Дис.. д-ра хим. наук: 02.00.04 / Рос. АН Ин-т физ. Химии. М., 1992. -315с.
- Аранович Г. Л. Зависимость состава молекулярного адсорбционного раствора от растояния до поверхности адсорбента. // Ж. физ. Химии, 64, 1990. № 5, С. 1330- 1336.
- А.А. Исирикян и А. В. Киселев Влияние графитирования сажи и капиллярной конденсации между ее частицами на изотерму и дифференциальную теплоту адсорбции н-гексана. // Коллоидный журнал, т. XXIII, 1961, № 3, с.280−288.
- Бакаев В. А. Молекулярная теория физической адсорбции на неоднородных поверхностях и в микропористых адсорбентах: Дис.. д-ра физ-мат. наук: 02.00.04 / МГУ им. М. В. Ломоносова. М., 1989. -387 с.
- Товбин Ю.К. Теория физико-химических процессов на границе газ -твердое тело. М.: Наука, 1990. — 288с.
- Мамлеев В.Ш., Золотарев П. П., Гладышев П. П. Неоднородность сорбентов: (феноменологические модели). Алма-Ата: Наука, 1989. -288 с.
- Мамлеев В.Ш., Астапенкова Л. В., Гладышев П. П. Расчет полимолекулярной сорбции с помощью решеточной модели. I. Вывод уравнения для расчета степеней заполнения сорбционных слоев. // Ж. физ. химии, том 66, 1992, № 6, с. 1572 1579.
- Мамлеев В.Ш., Астапенкова J1.B., Гладышев П. П. Расчет полимолекулярной сорбции с помощью решеточной модели. Н. Принцип вычисления изотерм // Ж физ. Химии, том 66, 1992, № 7, с. 1836- 1845.
- Мамлеев В.Ш., Астапенкова JI.B., Гладышев П. П. Расчет полимолекулярной сорбции с помощью решеточной модели. Ш. Вычислительный эксперимент. // Ж. физ. химии, том 66, 1992, № 8, с. 2148 -2156.
- Мамлеев В.Ш., Астапенкова JI.B., Гладышев П. П. Расчет полимолекулярной сорбции с помощью решеточной модели. 1У. Асимптотическое поведение изотерм сорбции. // Ж. физ. химии, том 66, 1992, № 11, с.3018 3029.
- Морс Ф. Теплофизика. Пер. с англ. -М.: Наука, 1968. 416 с.
- Гулд X., Тобочник Я. Компьютерное моделирование в физике: В 2-х частях. Часть 2: Пер. с англ. М.: Мир, 1990. — 100 с.
- Семенченко В.К. Избранные главы теоретической физики. -М.:Просвещение, 1966. 396 с.
- Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. Учеб. Для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Химия, 1984. — 368 с.
- Методы исследования катализаторов: Пер. с англ. /Под ред. Дж. Томаса, Р. Лемберта. М.: Мир, 1983.-304 с.
- Шимулис В.И., Артюхов А. В. Моделирование решеточного мономолекулярного адсорбционного слоя. // Ж физ. Химии, 1996, том 70, № 8, с. 1494−1497
- Самсонов В.М., Муравьев С. Д., Базулев А.Н.- Моделирование по методу Монте-Карло кинетики растекания нанометровых капель расплава аллюминия- Физика и химия межфазных явлений: Сб.науч.тр., Тверь, 1998-
- Шимулис В.И., Артюхов А. В., Горелов Д. С. Математическое моделирование монослойной адсорбции методом Монте-Карло. М., 1991.-Деп. в ВИНИТИ 13.02.91, № 748.
- Кнут Д. Искусство программирования для ЭВМ. М.: Мир, 1977 т.2.
- Катализ. Вопросы теории и методы исследования. Пер. с англ. Под ред. А. А. Баландина, A.M. Рубинштейна. М.: ИЛ, 1955. с.327
- Н.Н. Авгуль, Г. И. Березин, А. В. Киселев и И. А. Лыгина Адсорбция и теплота адсорбции нормальных спиртов на графитированной саже. ИАН СССР ОХН, 1961, с.205
- Н.Н. Авгуль, Г. И. Березин, А. В. Киселев и И. А. Лыгина Теплота адсорбции ряда изоалканов, нафтенов и толуола на графитированной саже. ИАН СССР ОХН, 1959, № 5, с.787
- Н.Н. Авгуль, А. В. Киселев, И. А. Лыгина, Д. П. Пошкус. К расчету энергии адсорбции неполярных молекул на графите. // ИАН ССС, ОХН, 1959, № 7, с. 1196.
- Ягов В.В., Лопаткин А. А. Избыточная адсорбция для полубесконечной одномерной решеточной модели с взаимодействием адсорбат -адсорбат. 1990, с. 2564
- А.В. Сечкарев, В. Н. Бегер, В. И. Земский Конфигурационные переходы многоатомных молекул, адсорбированных неоднородной поверхностью диэлектрика. // Ж физ. Химии, 1993, том 67, № 2, с.400−404.
- Киселев В.Ф., Крылов О. В. Адсорбционные процессы на поверхности полупроводников и диэлектриков. М.: Наука, 1978. С. 256.
- Товбин Ю.К. Современное состояние решеточной теории адсорбции. // Ж. физ. химии, 1998, том 72, № 5, с. 775−784
- А.А. Лопаткин. «О двумерном» давлении на границе раздела твердое тело газ. // Ж физ. Химии, 1994, том 68, № 11, с. 2102 — 2107.
- В. В. Серпинский. Исследование адсорбционных процессов и адсорбентов. Под ред. М. М. Дубинина. Ташкент: ФАН, 1978. С. 37.
- Макаревич И.А. Дифференциальные теплоты в моделях полимолекулярной адсорбции. // Ж. физ. химии, т.65, 1992., № 5. С. 1288.
- Макаревич И.А., Комаров B.C. Дифференциальная теплота в модели полимолекулярной адсорбции. // Ж. физ. химии, т.64, 1990., № 2. С. 582.
- Ю.К. Товбин, Т. В. Петрова. Применение аппроксимационных изотерм для описания адсорбции N2, Аг и С6Н6. // Ж физ. Химии, 1994, том. 68, № 8, с. 1459−1466
- Ю.К. Товбин, Т. В. Петрова. Свойства изотерм полислойной адсорбции. // Ж физ. Химии, 1994, том. 68, № 8, с. 1467−1473.
- Лопаткин А.А., Гаркавенко Л. Г. Еще раз об энтропии адсорбции и подвижности адсорбционных молекул. // Ж физ. Химии, т.66, 1992, № 4, с. 1139- 1145.
- Г. И. Березин Модель полимолекулярной адсорбции как процесса образования растянутой жидкости. // Ж. физ. химии. Том 69, № 2, с. 304 -310.
- A.M. Вишняков, Е. М. Пиотровская, Е. Н. Бродская. Равновесие жидкость пар и молекулярная структура в системе метан — этан при сорбции в мезопоре. // Ж физ. Химии, т.74, 2000., № 9. С. 1657 — 1163.
- Ю.А. Кокотов. Методы термодинамического описания поверхностного слоя в связи с проблемой измеряемых величин в термодинамике адсорбции. // Ж физ. Химии, т.69, 1995., № 12. С.2249 2252.
- Ю.Е. Лозовик, A.M. Попов. Адсорбция частиц на поверхности с дефектами. // Ж физ. Химии, т.70, 1996., № 8. С. 1458 1462.
- Eduardo Bottani, William A. Steele. A New Approach to the Theory for Adsorption Isotherms on Heterogeneous Surfaces. // Adsorption 5. 81 891 999). Kluwer Academic Publishers.
- A.V. Tvardovski. Description of Adsorption and Absorption Phenomena from a Single Viewpoint. // Journal of colloid and interface science 179,335−340 (1996), article № 0224
- Н.И. Гамаюнов, С. H. Гамаюнов Сорбция в гидрофильных материалах. Тверь: 1997.- 160 с.
- Русанов А.И., Бродская Е. Н., Смирнова Н. А., Пиотровская Е. М. Численные методы при изучении адсорбции на твердых телах и вмикропорах.- В кн.: Адсорбция в микропорах. М., Наука, 1983, с. 6369.
- Бакаев В.А. Исследование адсорбционного равновесия методом численного эксперимента В кн.: Адсорбция в микропорах. М.: Наука, 1983, с. 55−63.
- Русанов А.И. Термодинамика поверхностных явлений. Л.: Изд-во ЛГУ, 1960, 179 с.
- Адамсон А. Физическая химия поверхностей. М.: Мир, 1979.- 474 с.
- Фрелих Г. Теория диэлектриков. М.: Изд-во иностр. лит., 1960. 252 с.
- Тябликов С. В., Федянин В. К. // Физика металлов и металловедение. 1967. Т. 23. с. 193−199.
- Федянин В. К. Метод корреляционных функций в модели Изинга. Тарту: Тарт. Ун-т., 1969. 71 с.
- Федянин В.К. // Статистическая физика и квантовая теория поля/ Под ред. Н. Н. Боголюбова. М.: Наука, 1973. 241−261.
- Кузьмин В. Л.// Теорет. и мат. физика. 1976. Т. 28. с. З89−397.
- Ротт Л. А. Статистическая теория молекулярных систем: Метод коррелятивных функций условных распределений. М.: Наука, 1979. 280 с.
- Шулепов Ю. В., Аксененко Е. В. Решеточный газ: Введение в теорию и избранные приложения. Киев: Наук. Думка, 1981, 268 с.
- Эммет П. Измерения величины поверхности. Новый способ исследования катализаторов- В кнТ: Катализ. Вопросы теории и методы исследования. М., 1955, с. 328−355.
- Йетс Д. Молекулярная специфичность в физической адсорбции-В кн.: Катализ. Новые физические методы исследования. М.: Мир, 1964, с. 253−307.
- Т. Voung, P. A. Monson. Monte Carlo simulations of adsorbed solutions in heterogeneous porous materials. // Adsorption 5. 295 304 (1999). Kluwer Academic Publishers.
- R.J. Pellenq, S. Rodts, V. Pasquier, A. Delville, P. Levitz A Grand Canonical Monte Carlo simulation study of xenon adsorption in a vycor-like porous matrix. // Adsorption 6. 241 249 (2000). Kluwer Academic Publishers.
- Пиотровская E.M., Бродская E.H. Моделирование адсорбции графита при переходе от микропор к мезопорам методом Монте-Карло. //Журн. физ. химии. 2001. Т. 75, N10. С. 1846−1849.
- Бродская Е.Н., Пиотровская Е. М. Адсорбция азота в микропорах по данным компьютерного моделирования. // Журн. физ. химии. 2001. Т. 75, N4. С. 703−709.2002г.