纳米颗粒材料具有独特的物理与化学特性,在医药、半导体、催化、微元件等领域受到了广泛关注。由于其表面能较高,合成和使用过程中均易发生团聚,这将直接影响纳米颗粒产品的粒径分布和性能,所以有必要对其团聚机制进行研究。由于医药和半导体等方面对其纯度要求较高,所以通常需要通过洗涤工艺进行除盐,此过程中无机盐离子会吸附在纳米颗粒表面。除盐工艺中,该现象是否可以忽略仍有待研究。针对以上两个问题,本研究以纳米氧化镁为模型颗粒,构建了能够体现完整溶剂环境的水基纳米悬浊液模型,并采用分子动力学(MD)方法对洗涤过程中纳米颗粒的团聚以及离子吸附行为进行模拟研究,并且通过一系列非极性(碳、硅)颗粒悬浊液体系,探究颗粒表面极性对于团聚的影响。针对团聚行为统计分析,提出了一套基于最近颗粒距离、最近颗粒距离分布函数(NPDDF)以及团聚寿命(τAL)的分析方法,并且证明了最近颗粒距离分布函数在区分纳米颗粒的团聚状态与分散状态方面的优势。颗粒分布状态研究表明,纯水环境中所有悬浊液体系均出现自发的团聚现象,且团聚和分散两种分布状态是共存的。团聚颗粒占比随颗粒含量(质量分数)增加而增加。极性的氧化镁颗粒更易团聚,且团聚寿命较非极性颗粒大两个数量级。然而,其团聚平衡距离(3.1?)却始终大于具有非极性表面的碳、硅颗粒(团聚平衡距离均为2.5?)。其根本原因是团聚的氧化镁颗粒间的吸附水分子阻碍了颗粒的进一步靠近。氧化镁颗粒的离子吸附行为研究表明,颗粒表面双电层厚度约为10?,且内层为阳离子。当盐离子数与颗粒数处于同一数量级时,颗粒对于无机盐离子的吸附将成为除盐过程的控制因素,不可忽略。例如:4 nm氧化镁颗粒悬浊液中钠离子数与颗粒数比值为3时,钠离子表观浓度仅为实际浓度的0.54倍。在这种条件下,如何消弱离子吸附将转化为除盐工艺开发的关键因素。总之,本研究成功地模拟和描述了水环境中纳米颗粒和无机盐离子的微观行为,探究了颗粒极性对于团聚的影响,并解答了除盐过程中离子吸附是否可以忽略的问题,对高效纳米颗粒除盐工艺的开发具有一定的指导意义。