分子动力学模拟技术在有机蒙脱石研究中的应用

王越婷，贾如月，刘栋梁，邱俊，陈国伟，姜姗

(1.山东科技大学 安全与环境工程学院，山东 青岛 266590；2.山东科技大学 化学与生物工程学院，山东 青岛 266590)

膨润土又名“微晶高岭石”或“胶岭石”，是一种含水的层状铝硅酸盐矿物[1]，蒙脱石是其主要矿物成分，具有纳米级的二八面体(TOT)结构，即中间为铝氧八面体，上下两层为硅氧四面体。由于异价类质同象替代的原因，蒙脱石上下粘土片层常带有永久性的负电荷，可以吸附环境中的各类阳离子进入层间。若在其结构层空间中插入有机改性剂，亲水性的蒙脱石片层将会改为疏水性，对有机物分子的亲和力也会相应增加[2]，进而可以应用于高分子聚合物、药物缓释材料的制备及有机污染物的吸附等众多领域。

在该研究方向，以往研究者大多借用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及傅里叶红外光谱仪(FTIR)等多种分析仪器研究并推测有机蒙脱石的层间微环境特征，虽然取得了较大的进展，但由于粘土片层结构的屏蔽作用，这些分析手段往往不能有效地得出原子以及分子尺度上蒙脱石矿物结构片层间各类微环境特征和微观结构的信息[3]。而计算机分子模拟技术作为一种既可进行理论研究又可与实验研究相互印证的微观实验方法，不仅可以建立模拟各物质本身的分子结构，对材料性能进行预测；而且也可以模拟物质发生反应时的动态变化过程，对宏观观察到的实验现象进行解释。因此其在材料科学、生命科学及化工科学等多个领域已经得到了广泛应用，也愈来愈成为许多研究者进行科学研究的重要技术手段[4]。……