[發明專利]一種提高孔結構參數測定準確性的方法

有效

• 申請號: 202010521812.6
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111664825B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 劉忠軍;趙明慧;姬帥
• 申請（專利權）人: 西安石油大學;江蘇云才材料有限公司
• 主分類號: G01B21/14
• 分類號: G01B21/14;G01N15/08
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 馬曉敏

1.一種提高孔結構參數測定準確性的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟：

步驟一：使用比表面積及孔徑分析儀測試待測材料樣品的吸附-脫附曲線；根據測試數據得到待測材料的孔徑尺寸范圍數據；

步驟二：根據步驟一中選定待測材料孔徑范圍內的具體數值，利用巨正則系綜GCMC分子模擬系統，搭建模擬計算結構模型，通過不斷增加或降低主體流體的化學勢得到納米孔內流體穩定態和亞穩態組成的吸附滯后環；

步驟三：選擇步驟二中得到的吸附滯后環區域內的特定吸附壓力值，計算其吸附支低密度狀態和脫附支高密度狀態對應吸附分子數N_A和N_B的平均吸附分子數N_C^*；

步驟四：根據步驟三中得到的吸附滯后環區域內的不同吸附壓力值對應的吸附分子數N_C^*，利用分子模擬計算搭建具有吸附分子數N_C^*的亞穩態系統模型；有兩種方式構建具有吸附分子數N_C^*的初始模型：

i. 以空盒子為初始狀態：往盒子里隨機插入分子，計算插入前后系統的能量變化，根據能量判斷是否接受插入該分子；重復此操作，直到盒子內吸附分子數達到N_C^*，記錄此時每個分子的位置；

ii. 以滿盒子為初始狀態：隨機選擇盒子內一分子進行刪除操作；重復此操作，直到盒子內吸附分子數僅剩下N_C^*；然后，對吸附分子數N_C^*的盒子采用NVT模擬，采用足夠的循環計算，并對每個分子進行20000次以上的位移操作，使系統達到其對應的最佳能量狀態，記錄此時每個分子的位置；

步驟五：將步驟四中得到的具有吸附分子數N_C^*的系統作為應用GCMC的初始狀態，進行分子模擬計算；當采用GCMC的系統最終達到平衡后，所得到的結果或是吸附支低密度狀態，或是脫附支高密度狀態；無論得到的是哪一個狀態，此狀態都是當前壓力下分子在材料中吸附的穩定狀態；

步驟六：重復步驟三、步驟四、步驟五，最終可以得到吸附滯后環區域內每一個對應壓力下的系統穩定狀態；將得到的蒸發-凝聚相變轉變點與吸附支及脫附支進行對比，相變轉變點距離吸附支/脫附支中哪支較近，就應該選擇較近的那支吸附或脫附等溫線來計算待測材料的孔徑分布及比表面積。

2.根據權利要求1所述的一種提高孔結構參數測定準確性的方法，其特征在于，在傳統比表面積及孔徑分析測試過程中，引入GCMC和NVT兩種形式的分子模擬計算蒸發-凝聚相變轉變點對應的吸附壓力，判斷蒸發-凝聚相變點距離吸附支/脫附支中哪支較近，進而判斷在使用比表面積及孔徑分析儀測試所得到的材料孔結構參數中，應該選擇吸附或脫附等溫線來計算待測材料的孔徑分布及比表面積。

3.根據權利要求2所述的一種提高孔結構參數測定準確性的方法，其特征在于涉及GCMC和NVT兩種形式的分子模擬計算。

4.根據權利要求3所述的一種提高孔結構參數測定準確性的方法，其特征在于所涉及的GCMC和NVT兩種形式的分子模擬計算程序單獨進行模擬計算，或鑲嵌到測試儀器的分析軟件中。