金属离子吸附理论研究进展(硕士).ppt

离子等温吸附的几个经典模型 离子界面吸附的静电力模型 随机理论是研究非平衡、非线性复杂系统的微观机制及其与宏观效应的最有力工具。经典随机理论的几个基本方程： （1）Fokker-Planck概率演化方程(Master Equation)： （2）Ito随机微分方程： （3）Langevin方程： 我们在研究土壤表面电场作用下的离子传输时发现，过阻尼条件下，任何体系的概率演化满足如下的简单方程： 1、成功建立了非线性扩散方程中扩散系数与物质浓度和分子间相互作用效应的精确关系： 4.1 离子溶液扩散（随机力）、液膜扩散（电场力）和静电力吸附过程三者的同一性 4.2 离子吸附动力学的机理模型 4.2 离子吸附动力学的机理模型 4.2 离子吸附动力学的机理模型 4.2 离子吸附动力学的机理模型 4.3 流动法(miscible displacement)和批处理(batch)技术中离子吸附/解析动力学的机理模型 4.3 流动法(miscible displacement)和批处理(batch)技术中离子吸附/解析动力学的机理模型 4.4 界面化学吸附的速率与机制 根据前面的讨论,目前土壤与环境系统中离子吸附平衡的机理模型建立中的最大障碍就是无法对吸附态离子的活度系数的理论计算。然而，普适性耦合扩散或系统演化新理论将使这一困难得到克服。 问题二：腐殖质与矿物之间不可能依赖高价离子的桥梁作用而结合在一起 核心问题：物质的尺度效应 土壤“有机/无机/微生物”复合体的分形聚合机制 多 级 聚 合 过 程 谢谢！ 如果同时考虑土壤有机（腐殖质或微生物）/无机物质之间的分子引力、静电斥力、水合斥力、非理想介质的耗散力和无序的热运动引起的随机力或涨落力的综合作用效应，我们发现土壤有机/无机相互作用所形成的复合体必定是分形结构体。而这种分形聚合体可能与土壤的肥力和生态功能密切相关。 研究还发现，随机力是产生分形聚合的关键因素。 普适性耦合扩散方程(或演化方程)的应用 6、土壤中“有机/无机/微生物”非线性相互作用机制 普适性耦合扩散方程(或演化方程)的应用 6、土壤中“有机/无机/微生物”非线性相互作用机制 普适性耦合扩散方程(或演化方程)的应用 7、分子马达运行机制——布朗马达 所谓分子马达，是对一大类广泛存在于细胞内部的能够把化学能直接转换为机械能的酶蛋白大分子的总称，它们都是天然的纳米机器，是利用化学能进行机械做功的纳米系统。 天然的分子马达，如：驱动蛋白、RNA聚合酶、肌球蛋白等，在生物体内参与了胞质运输、DNA复制、细胞分裂、肌肉收缩等一系列重要生命活动。 鉴于分子马达的重要性与趣味性，它的工作一直是人们最感兴趣的研究课题。 普适性耦合扩散方程(或演化方程)的应用 7、分子马达运行机制——布朗马达 不同尺度物体作自推进定向运动的机制 一、宏观物体的自推进定向运动方式： 如扇贝的定向运动可通过缓慢伸展其扇壳然后迅速收回而实现。 二、尺度达到10^(-5)m的物体的自推进定向运动方式（如细菌）： 三、尺度达到10^(-8)m的物体的自推进定向运动方式（如分子马达）： 在该尺度下，物体因随机运动（热运动）一定距离所需的时间远远小于上图的定向“游动”该距离所需要的时间，所以该尺度下随机运动将处于支配地位，定向运动不可能发生。研究表明，生物体内的一个分子马达，每秒钟约消耗100—1000个ATP,能量约10^(-16)—10^(-17)W，然而该分子马达所处环境的热噪声（随机运动）能量就高达10^(-8)W。因此ATP的定向运动能将完全被热噪声掩盖，自推进定向运动将不可能发生。表明： 生物体内一定存在一种将随机的无序运动转换成定向机械运动的机制：布朗马达。 布朗马达作功原理示意图： 表明，如果分子马达的作功机制是布朗马达，则分子马达研究的核心就转换成研究系统在外势场中的概率演化问题。而利用新的随机理论似乎很容易解决这一问题。 目前的研究已经表明：生物大分子的有序结构是高分子在分子相互作用力作用下布朗运动引起的协同效应，生命是一种由熵驱动的新型物质运动。 普适性耦合扩散方程(或演化方程)的应用 7、分子马达运行机制——布朗马达 8、离子界面吸附与物质表面性质多参数联合分析的原理、方法与设备 普适性耦合扩散方程(或演化方程)的应用 这五个性质参数涉还及十分广泛的应用领域，包括：胶体与界面科学、纳米材料、土壤学、生态与环境科学、生物学和化学工程领域，如：造