近年来,由于石墨烯界面和受限体系在医疗、催化和膜材料等领域具有可观的应用前景,因此受到许多实验和理论工作者的关注。采用可极化力场和细致的石墨烯模型,对于精确研究石墨烯纳米界面和受限体系具有重要意义。本文应用新构建的ABEEM石墨烯模型和已构建的ABEEM-7P水分子模型,分别对三个方面的内容进行研究,包括多元并苯和水分子复合物体系的研究,石墨烯纳米狭缝中受限水分子的结构和相行为研究,受限水在较宽石墨烯纳米孔内的分布情况研究。ABEEMσπ可极化力场的特色是静电相互作用的描述比较细致,多位点的ABEEM石墨烯模型和ABEEM-7P水分子模型的电荷分布,会随着周围环境的变化而浮动,这更接近于实际情况。1)多元并苯和水分子的复合物体系的研究该部分选取了8个结构进行研究,包括C₆H₆,C₂₄H₁₂,C₅₄H₁₈和C₉₆H₂₄以及它们与一个水分子的复合物体系C₆H₆-H₂O,C₂₄H₁₂-H₂O,C₅₄H₁₈-H₂O和C₉₆H₂₄-H₂O。并获取了一套适用于石墨烯以及石墨烯与水分子复合物体系的ABEEM电荷参数,很适合应用于上述体系。C₆H₆,C₂₄H₁₂,C₅₄H₁₈和C₉₆H₂₄以及它们与一个水分子的复合物体系的ABEEM电荷分布,具有很好的一致性。与OPLS-AA固定电荷力场以及OPLS-AAP可极化力场的结果相比,ABEEMσπ可极化力场获得的并苯和水分子的复合物体系的结合能,以及水分子中的氧原子与并苯表面的距离,更接近于密度泛函理论ωb97xd/6-31+G（d,p）水平下获得的结果。同时,将石墨烯的ABEEM电荷参数和力场参数,应用于上述并苯和水分子的复合物体系,获得的势能曲线与从头算获得的势能曲线符合的很好。ABEEMσπ可极化力场获得的石墨烯的电荷参数和力场参数,很适合于研究并苯和水分子的复合物体系,为ABEEMσπ可极化力场应用于研究石墨烯界面的水分子吸附奠定基础。2)石墨烯纳米狭缝内水分子的结构和相行为的研究应用ABEEMσπ可极化力场进行分子动力学模拟,研究了受限水在石墨烯纳米孔中的结构和相行为,深入细致地讨论了狭缝宽度、受限水密度、极化效应、模拟体系的温度和压强,对受限水分子分布的影响。相比于其他力场,ABEEM-7P水模型和ABEEMσπ石墨烯模型具有更细致的电荷分布。在研究不同石墨烯狭缝尺寸对受限水分子分布的影响中,观测到了石墨烯纳米狭缝中有单层、双层和三层冰的结构,其结构不同于之前报道的结果。在8.00和10.20?石墨烯纳米孔中,分别发现了有序的AB堆叠的双层方冰,和ABA堆叠的三层方冰。通过改变石墨烯纳米狭缝的受限宽度,从7.80ABEEMσπ可极化力场对石墨烯纳米狭缝受限水体系的研究到8.60?每隔0.10?,发现双层冰的结构经历了菱形-方形-三角形的构型变化。改变受限宽度从10.00到11.0?每隔0.10?,发现三层冰的结构经历了菱形-方形-三角形的构型变化。为了进行对比,采用SPC/E水模型和ABEEM的力场参数,进行了一系列固定电荷力场的分子动力学模拟。然而,仅获得了稍扭曲的单层像方形的冰,实际属于菱形冰,并且没有获得双层和三层的有序结构。氢键分析表明,ABEEMσπ可极化力场中每个受限水分子形成四根氢键,有时一个孤对电子或一个氢原子参与形成两根氢键。双层AB堆叠的方冰层间很少有氢键形成,但对于AB堆叠的三角形冰,层间有很多氢键存在。三层冰的结构中,每个受限水分子形成四根氢键,并且层间始终存在氢键。然而,固定电荷力场SPC/E水模型,仅获得了单层有序三角形冰,没有获得有序的双层和三层受限冰。总的来说,ABEEMσπ可极化力场获得的氢键结构,比固定电荷力场SPC/E水模型获得的更加有序。这可能是由于ABEEMσπ力场的极化效应、细致的模型、以及细致地考虑了氢键相互作用区域的静电相互作用。电荷分析表明,ABEEMσπ可极化力场中石墨烯和受限水之间的静电相互作用更加适度。受限水分子的密度对受限水的分布起到非常重要的作用,密度的不同导致受限水的层内构型不同,即受限水在层内形成方形或三角形的结构。温度对受限水的分布影响不大。在研究恒定压强对受限水分子分布的影响中,发现了当石墨烯纳米狭缝的宽度为6.50?时,压强由0.50 GPa增大到1.50 GPa时,单层三角形冰转变为AB堆叠的双层方冰,或者当压强为0.50和1.50 GPa时,改变石墨烯纳米狭缝的宽度由6.50到7.00?,也可以观察到单层三角形冰转化为AB堆叠的双层方冰。当石墨烯纳米狭缝的宽度为9.00?时,压强由0.50 GPa增大到1.50 GPa时,双层三角形冰转变为三层ABA堆叠的方冰。以上分析表明,不仅范德华相互作用,狭缝尺寸、受限水的密度、极化效应、以及模拟体系的压强,对石墨烯纳米狭缝中受限水的分布均起到重要的作用。我们的模拟结果,为解释电子透射光谱观测到的石墨烯纳米狭缝中,单层以及AA堆叠的双层和三层方冰的形成,提供了有价值的信息。3)较宽的石墨烯狭缝中受限水分子的分布和相行为研究采用ABEEMσπ可极化力场,研究了在较宽石墨烯狭缝中,受限水分子的分布和相行为。并且分别讨论了狭缝宽度和受限水密度对受限水分布的影响。在对较宽狭缝受限水分布的研究中,分别设定石墨烯狭缝宽度为14.00,17.00,20.00,30.00和40.00?。在研究不同的受限水密度对受限水分布影响时,分别研究了20.00和30.00?的石墨烯纳米孔体系。在20.00?的石墨烯狭缝中,受限水的密度分别设为0.64,0.80,1.00和1.20 g·cm^-3。在30.00?的石墨烯狭缝中,受限水的密度分别设为0.43,0.80,0.95,1.08和1.35 g·cm^-3。然后,对平衡体系的扩散系数、受限水分子的构型、径向分布函数、数密度、受限水在层内的O-O-O角度分布函数进行分析。扩散系数分析表明,石墨烯狭缝的宽度越大,体系内的受限水密度越小,受限水的扩散系数越大。该部分的模拟结果可以预测,当两层石墨烯板之间的间距为50.00?时,受限水密度为0.26 g·cm^-3,受限水为液相。构型分析表明,在20.00和30.00?的石墨烯狭缝中,受限水尽可能的靠近石墨烯表面排布,形成两层或三层有序的受限冰结构。靠近狭缝中间的水分子是无序分布的,它们尽可能的将靠近石墨烯表面的水分子层以氢键的形式连接起来。这说明石墨烯表面对有序层状受限冰的形成,起到至关重要的作用。当水分子距石墨烯表面较远时,受限水将发生相变。所有有序受限水在层内均形成三角形的构型,这说明受限水的稳定构型是三角形。径向分布函数及受限水的数密度分布,完全证实了受限水分子的构型分析。受限水的电荷分布分析表明,石墨烯表面的水分子中的氧原子和氢原子上的电荷分布的绝对值,要比液体水中氧原子和氢原子电荷分布的绝对值小,这证实了石墨烯具有屏蔽电荷的作用。当两个石墨烯板之间的距离很宽时,距石墨烯板较远的水分子中的氧原子和氢原子电荷分布的绝对值,要比靠近石墨烯表面的水分子中氧原子和氢原子上的电荷分布的绝对值大,几乎接近ABEEM溶剂水分子的电荷分布。以上分析表明,较宽石墨烯狭缝的宽度对受限水的结构、相行为和电荷分布影响很大。