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石墨烯/纳米管复合结构吸附分离CO_2/CH_4混合物的分子模拟
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O647[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室,重庆400030
  • 相关基金:国家自然科学基金(51206195)资助项目
中文摘要:

采用巨正则蒙特卡洛(GCMC)及分子动力学(MD)方法探讨了石墨烯/碳纳米管三维骨架结构(GNHS)对等摩尔CO2/CH4二元混合物的吸附分离性能.模拟结果表明CO2比CH4更易吸附于GNHS中,GNHS与(6,6)SWCNT(单壁碳纳米管)相比具有更高的分离性能.随着温度升高,CO2的吸附量快速降低,而CH4的吸附量则呈现出先升高后降低的趋势.最后采用分子动力学方法计算了CO2与CH4的自扩散系数及停留时间等动力学相关参数,发现CO2在GNHS内扩散的阻力更大.而各组分在吸附剂外部吸附层内的扩散过程对混合物的分离也存在一定影响.

英文摘要:

The adsorption and separation behaviors of CO2 and CH4 binary mixture in graphene/nanotube hybrid structures (GNHSs) are investigated by grand canonical Monte Carlo (GCMC) combined with molecular dynamics (MD) simulations. CO2 is preferentially adsorbed in the adsorbents. Compared with a (6, 6) SWCNT (single walled carbon nanotube), GNHSs show improved separation performance. As the temperature rises, the loading of CO2 reduces rapidly while the loading of CH4 first increases before being reduced. Finally, the kinetic parameters of CO2 and CH4, such as self-diffusivity and residence time, are calculated by MD simulation. The CO2 molecules diffusing in the GNHS need to overcome a higher barrier relative to that for CH4. The diffusion of the two components in the adsorption layer outside of adsorbent also influences the separation of the mixture.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781