[发明专利]一种判断有机小分子充填能力强弱的计算方法

说明书

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_N表示，空间适应采用充填前后总键能的变化R_v表示，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。本申请和现有技术相比，具有如下优点：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。

技术领域

本发明涉及有机小分子充填能力计算技术领域，具体是指一种判断有机小分子充填能力强弱的计算方法。

背景技术

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。

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。

发明内容

本发明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。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：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：

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：