一种判断有机小分子充填能力强弱的计算方法技术

本申请公开了一种判断有机小分子充填能力强弱的计算方法，其特征在于：小分子充填过程包括两个方面的变化，一是充填过程中因分子间相互作用而产生的非键能变化，叫做能量适配现象,另一个方面是充填过程中大、小分子空间构型的微调，以适应小分子充填至骨架孔隙中，叫做空间适应现象,能量适配采用充填前后总非键能的变化R

【技术实现步骤摘要】
一种判断有机小分子充填能力强弱的计算方法


[0001]本专利技术涉及有机小分子充填能力计算
，具体是指一种判断有机小分子充填能力强弱的计算方法。

技术介绍

[0002]现有技术，在分子动力学模拟中，探究有机小分子在煤表面的吸附过程仅是对骨架网络结构模型中的一个面进行吸附过程模拟(如图1所示)，吸附引起的骨架和小分子部分几何构型变化较小，有机小分子吸附至骨架网络结构表面的能力强弱常常通过计算有机小分子吸附前后的能差来表征，如公式ΔΕ＝E
Total
‑
(E
DMC
‑
S
‑
12
+nE
i
)，E
Total
表示体系总势能；E
DMC
‑
S
‑
12
表示DMC
‑
S
‑
12的总势能；E
i
表示有机小分子的势能，n表示充填有机小分子的个数。
[0003]而充填过程是有机小分子可以从任何一个面充填至骨架网络结构中(如图2所示)，该过程对骨架和小分子部分几何构型变化具有较大的影响。因此有机小分子吸附前后能差的变化不适合表征充填能力的强弱。有机小分子充填能力的强弱可以有助于理解有机小分子在骨架网络结构中的形态以及煤中有机小分子含量的分布情况，但目前尚未有学者探究有机小分子的充填过程，更未有学者提出有机小分子能否充填至骨架结构中的判定方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是克服上述问题，提供一种能准确判断有机小分子充填能力强弱的计算方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案为：一种判断有机小分子充填能力强弱的计算方法，其特征在于：
[0006]S1、采用分子动力学模拟有机小分子充填至骨架网络结构中的过程，选择Universal力场，计算出E
b
、E
a
、E
t
、E
I
、E
vdw
、E
el
，该力场函数表达式如下：
[0007]E＝E
b
+E
a
+E
t
+E
I
+E
vdw
+E
el
[0008]其中，E
b
表示键伸缩能，E
a
表示键角能,E
t
表示二面角扭转能,E
I
表示反转能，E
vdw
表示范德华能，E
el
表示静电作用能，E表示总势能。
[0009]由以上可以进一步得出：
[0010]E
V
表示总键能：E
V
＝E
b
+E
a
+E
t
+E
I
[0011]E
N
表示总非键能：E
N
＝E
vdw
+E
el
[0012]S2、骨架网络结构充填有机小分子前后能差的变化可以反应出不同有机小分子与骨架网络结构结合能力的强弱，从而可以间接表明不同有机小分子的充填能力强弱，计算公式为：
[0013]ΔΕ＝E
p
‑
(E
G
+nE
i
)
[0014]其中，E
P
表示充填后体系总势能；E
G
表示骨架的总势能；E
i
表示有机小分子的势能，n表示充填有机小分子的个数，ΔΕ为填充前后能差；
[0015]计算出充填前后各能量分支的能量差ΔE
V
、ΔE
b
、ΔE
a
、ΔE
t
、ΔE
I
、ΔE
vdw
、ΔE
el
、ΔE
N
，n表示充填有机小分子的个数，以ΔE
V
计算为例
[0016]ΔE
V
＝E
V
‑
(E
G
‑
V
+nE
i
‑
V
)
[0017]其他能差采用同样的计算方法；
[0018]S3、小分子充填过程包括两个方面的变化，一个方面是充填过程中因分子间相互作用而产生的非键能变化，叫做能量适配现象,另一个方面是充填过程中大、小分子空间构型的微调，以适应小分子充填至骨架孔隙中，叫做空间适应现象,能量适配采用充填前后总非键能的变化R
N
表示，空间适应采用充填前后总键能的变化R
V
表示
[0019]计算出各键能变化相对值之和用R
V
表示：
[0020][0021]各非键能变化相对值之和用R
N
表示：
[0022][0023]S4、通过R
N
和R
V
值的大小能直观得出有机小分子充填能力强弱，R
N
越大，同时R
V
越小，有机小分子充填能力越强；R
N
越大，机有小分子充填牢固性更高。
[0024]作为改进，计算出各能量分支的相对变化值R
b
、R
a
、R
t
、R
I
、R
el
、R
vdw
，以R
b
计算为例，
[0025][0026]其他各能量分支的相对变化值采用同样的计算方法。
[0027]本申请和现有技术相比，具有如下优点：
[0028]1、可以通过充填前后非键能变化相对值和键能变化的相对值直接判定有机小分子充填能力；
[0029]2、有助于理解充填前后空间构型变化和分子间作用变化；
[0030]3、能够解释实验中有机小分子从骨架结构中溶出规律背后的机理；
[0031]4、能够定性预测不同煤阶煤中有机小分子的种类和含量；
[0032]5、能够推广至其他煤阶煤大分子稳定聚集体对有机小分子的充填能力；
[0033]6、能够验证前期构建煤大分子稳定聚集体结构模型的合理性；
附图说明
[0034]图1是本专利技术吸附过程模拟示意图。
[0035]图2是本专利技术充填过程模拟示意图。
[0036]图3是本专利技术充填有机小分子前后各能量变化的相对值。
[0037]图4是本专利技术萃取物中长链烷烃总离子质量色谱图。
[0038]图5是本专利技术萃取物中长链烯烃总离子质量色谱图。
[0039]图6是本专利技术萃取物中萘系列化合物总离子质量色谱图。
具体实施方式
[0040]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明。
[0041]总势能包括总键能和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种判断有机小分子充填能力强弱的计算方法，其特征在于：S1、采用分子动力学模拟有机小分子充填至骨架网络结构中的过程，选择Universal力场，计算出E
b
、E
a
、E
t
、E
I
、E
vdw
、E
el
，该力场函数表达式如下：E＝E
b
+E
a
+E
t
+E
I
+E
vdw
+E
el
其中，E
b
表示键伸缩能，E
a
表示键角能,E
t
表示二面角扭转能,E
I
表示反转能,E
vdw
表示范德华能，E
el
表示静电作用能，E表示总势能。由以上可以进一步得出：E
V
表示总键能：E
V
＝E
b
+E
a
+E
t
+E
I
E
N
表示总非键能：E
N
＝E
vdw
+E
el
S2、骨架网络结构充填有机小分子前后能差的变化可以反应出不同有机小分子与骨架网络结构结合能力的强弱，从而可以间接表明不同有机小分子的充填能力强弱，计算公式为：ΔΕ＝E
P
‑
(E
G
+nE
i
)其中，E
P
表示充填后体系总势能；E
G
表示骨架的总势能；E
i
表示有机小分子的势能，n表示充填有机小分子的个数，ΔΕ为填充前后能差；计算出充填前后各能量分支的能量差ΔE

【专利技术属性】
技术研发人员：连露露，秦志宏，堵锡华，王鹏，马文，
申请(专利权)人：徐州工程学院，
类型：发明
国别省市：