表面界面是两相的交界处,通常都有特异的性质,表面界面也是各种反应合成发生的场所,研究表面界面对能源、化工、材料、生物等都有重要的作用,一方面可以丰富相关理论,另一方面也可以指导工业应用。本研究采用分子动力学MD模拟研究了碱金属卤素电解质水溶液在不同条件下,离子在气液界面的分布情况。发现,阴阳离子水化能力的强弱是影响其在界面和本体相中分布的关键,离子的水化能力越强,就越能结合更多的水分子,形成稳定的水化结构而处于本体相中。通常,阳离子的水化能力强于阴离子的,所以阳离子如Li~+,Na~+,K~+,Rb~+,Cs~+分布于本体相中而其共存阴离子如Cl~-,Br~-,I~-则在气液界面上富集;阴离子在界面的富集趋势为Cl~- < Br~- < I~-;阴离子在界面的富集程度不仅取决于自身的水化能力,还受到共存阳离子的影响,随着阳离子水化能力的减弱(Li~+ > Na~+ > K~+ > Cs~+),其对应的共存阴离子Cl~-,Br~-,I~-在界面的富集程度越来越低。此外,我们还发现,温度越高,浓度越大,阴离子在界面的浓度越小。但是,当共存阴离子为F~-时,我们发现阳离子也会在界面上分布,而且浓度比阴离子高,阳离子在界面的浓度次序为Na~+ < K~+ < Rb~+ < Cs~+。离子液体是全部由有机阳离子和有机或无机阴离子组成的液体,离子液体的熔点较接近室温是离子液体应用的关键。本研究运用分子动力学MD模拟,采用直接加热法,回滞法,空缺引入法,三明治夹层法和微正则系综法来计算离子液体[emim]Br的熔点,以期找到较好的熔点预测方法。五种方法得到的熔点分别为547±8 K,429±8 K,370±6 K,390±4 K和365±3 K,分别比实验值高出(352 K)55.4%, 21.9%, 5.1%, 10.8%和3.7%。空缺引入法和微正则系综法不但能有效克服过热问题,而且简单省时,是应在模拟研究中优先选择的离子液体熔点预测方法。本研究采用分子动力学的方法,研究了烷烃戊烷(C5H12)和己烷(C6H14)单分子层吸附在石墨表面的熔化过程。对二维体系的熔点进行了预测,同时也对熔化机理进行了探讨。所得熔点结果与实验值吻合很好,模拟得到的戊烷和己烷单分子层的熔点分别为150~155 K和180~185 K,而对应的实验值为150 K和175 K,偏差分别为~1.7%和~4.3%,同时还发现戊烷和己烷两种单分子层有不同的相变机制,原因在于两种链状分子具有不同长度的链长。分析得出,对戊烷和短链烷烃单分子层,分子翘起(tilting)是熔化的主导因素,而对己烷和长链烷烃单分子层,分子层间跳跃(layer promotion)是熔化的主要诱因。正确的力场作用是准确预测熔点和熔化机制的主导因素,本工作可以更好地理解二维体系的熔化机制。实现不同形态的纳米材料的可控合成是纳米学术界共同追寻的目标,本研究采用密度泛函理论,计算了聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone,PVP)上的结构分子2-吡咯烷酮(2~-Pyrrolidone,2P)与Ag(100)和Ag(111)晶面的吸附作用,旨在了解PVP对不同晶面的选择性,从而更好地指导合成不同形态的纳米结构。三种方法(PBE, DFT-D2, DFT-ZK)被用来预测2P吸附在不同Ag晶面上的性质,PBE方法由于未考虑范德华作用,DFT-D2方法中范德华作用过强,导致这两种方法都不能准确预测2P对不同晶面的作用。DFT-ZK方法采用了较合理的范德华参数,较准确地描述了2P分子与不同晶面的作用,2P分子倾向于卧式的取向吸附在不同的Ag晶面上,同时,2P分子更倾向于吸附在Ag(100)晶面上,这也是PVP控制不同形态纳米结构合成的原因之一。