何为DFT理论

阅读次数：3856 发布时间：2017/10/24 13:51:04

相对于那些宏观研究方法，密度函数理论（DFT）和分子模拟方法（MC，蒙特卡洛模拟方法）是分子动力学方法。它们不仅提供了吸附的微观模型而且更现实地反映了孔中流体的热力学性质。基于统计机理的那些理论反映了分子行为的宏观性质。因此，为了做到对吸附现象更客观的描述和对孔径分析更加全面、准确，必须在分子水平和宏观探究之间建立起一座桥梁，而非均一性流体的DFT 和MC 模拟方法正是做到了这一点。这些方法考虑并计算了吸附在表面的流体和在孔里的流体的平衡密度分布，从这里可以推导出模型体系的吸附/脱附等温线、吸附热、中子散射方式和转移特性。密度分布是通过MC 模拟和DFT 理论，计算了分子间流体-流体间和流体-固体间相互作用获得的。流体-流体相互作用的参数是通过再生他们的宏观整体性质测定的（如低温下氮和氩的性质）。固体-流体间相互作用的参数则是通过计算拟合在平滑表面上标准氮和氩的吸附等温线获得的。

DFT 法不能在固体-流体界面产生一个强的流体密度分布振动特性，这导致对吸/脱附等温线的不准确描述，特别是对狭窄微孔的孔径分析不准确。相反地，非定域DFT（NLDFT）和蒙特卡洛计算机模拟技术更加准确地提供了在狭窄孔中的流体结构。图1 显示了这样特征的振荡的密度分布。该密度分布图指出，在一个楔形介孔（裂隙孔）中共存着流体的气态和液态。共存气体（球形）和液体（方形）的密度是孔壁距离的函数，接近于孔壁的吸附层反映为多层吸附，随着与孔壁距离的增加密度减少。图1 的密度分布图清晰地指出孔凝聚本来就存在于孔的核心区，这导致在较大的介孔（这里，孔宽为20 个分子直径）中生成似乎无约束的核心液体，就象在孔的核心区一样;而这中间是本质上无波动的密度分布走向。
DFT 法通过对孔中所有位置都计算平衡密度分布图，它是通过*小化自由能函数获得的。与流动相（也就是进行吸附实验的状态）平衡的孔体系有巨大的势能或自由能，该自由能构成了流体-流体之间、流体-孔壁之间相互作用的吸引或排斥的条件。该方法的难点在于建立流体-流体相互作用的正确描述。正因为如此，在过去的十年内，人们采用不同的DFT 研究方法。即所谓定域DFT（LDFT）和非定域DFT 法。

原创作者：贝士德仪器科技（北京）有限公司