金红石型二氧化钛狭缝孔中水分子行为的分子模拟研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

化学工程学科中分子模拟的引入已经取得了许多成果，它们为材料合成、催化机理、膜过程等领域给出了解释和指导。本文针对tio2的应用过程中普遍存在的水分子与tio2的接触，采用分子动力学手段，拟将研究工作重点聚焦在tio2纳米孔道中水分子的结构特性、吸脱附性质和流动性等行为上，拟比较不同化学性质表面所组成的纳米狭缝模型中水分子的相关性质。预期从模拟结果归纳出水分子与不同化学性质表面相互作用的普遍规律，给实验工作者提供了建议。

分子模拟是随着计算机科学技术的飞速发展而兴起的一门科学，广义的分子模拟技术包含了分子动力学模拟、模特卡罗模拟、量子化学计算等多个方面。近些年，分子模拟技术取得了长足的发展，其一大成果就体现在形形色色的分子模拟软件上。这就要求分子模拟研究人员必须具备正确选择、对待和使用现有软件的能力。

从分子模拟软件的开发和使用来看，一类以分子模拟自身算法的研究为主，目的是开发与优化各类型分子模拟软件；另一类则侧重以分子模拟作为手段，通过改进模拟方法，建立模拟模型去研究与实验更为接近的体系。目前国内外从事第一类工作的研究者已经形成了一些著名的学术团队，一些著名的商业公司也参与了进来。例如pople领导下的guassian开发小组，美国accelrys公司(cerius2、insightii、materialsstudio)，英国著名的ccp5团队(dl_ploy)，荷兰groningen大学的berendsen/vangunsteren小组(gromacs)，美国harvard大学的charmm开发项目(charmm)软件开发小组以及美国sandia国家实验室的lammps（large scaleatomic/molecularmassivelyparallelsimulator）。与此同时，也有越来越多的研究者采用第二类方法，结合熟悉的实验环境，建立较为复杂的但却接近实验工作的模型，再采用分子模拟方法解释、预测或指导实验工作[1]。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

2.1 本课题研究的问题

笔者通过大量文献的阅读，对不同狭缝宽度的固体壁面，水分子对界面所受的影响进行研究，以氧化钛狭缝为模型，考察不同狭缝宽度影响下水分子结构性质的变化

2.2 研究手段