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石墨狭缝中甲烷吸附的分子动力学模拟
  • ISSN号:1001-246X
  • 期刊名称:计算物理
  • 时间:2013
  • 页码:692-699
  • 分类:O647[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]中国石油大学(华东)理学院,山东青岛266580
  • 相关基金:国家自然科学基金(51034007)及中央高校基本科研业务费专项基金(27R1110049A)资助项目
  • 相关项目:超临界二氧化碳在非常规油气藏中应用的基础研究
作者: 刘冰|
中文摘要:

用分子动力学模拟研究石墨狭缝中甲烷的吸附,考察狭缝宽度和温度对甲烷吸附的影响.模拟发现甲烷在石墨狭缝中出现分层现象,吸附层中甲烷具有类液特征,第一吸附层内甲烷中总有两个氢原子的连线与另外两个氢原子的连线分别位于平行于狭缝壁的两个平面内,游离层中甲烷呈现气体的特征;碳原子间的平均作用势说明吸附层中甲烷分子间结合能力大于游离层,吸附态是甲烷在石墨狭缝中的主要赋存形式之一;伦敦力以及由吸附层净电荷产生的电场力是甲烷吸附和分层的主要原因;甲烷的吸附量随狭缝宽度增大或温度升高而减少,当狭缝宽度小于16.46 A时,甲烷仅以吸附形态存在.甲烷在第一吸附层中的扩散能力最弱、游离层中最强,甲烷扩散系数随狭缝宽度的增大或温度的升高而增大.

英文摘要:

Adsorption of methane in graphite slit-pores and effect of slit-pores width and temperature on methane adsorption were studied with molecular dynamics simulation. It indicates that methane molecules have layering phenomenon in graphite slit-pores. Structure of methane in adsorption layers shows similar characteristics of liquid while to those of gas in free layers. And in a methane molecule there always exist two hydrogen atoms in a plane that parallels to slit-pore wall and other two hydrogen atoms in another plane that also parallels to slit-pore wall in the first layer. Potential of mean force between carbon atoms shows that binding capacity of methane is stronger in adsorption layers than in free layers. Adsorption state is one of the main occurrence state of methane in graphite slit-pores. London force and electric field force generated by net charge in adsorption layers are dominating reasons of methane adsorption and layering. Adsorption capacity of methane in graphite slit-pores decreases with increasing pore width or temperature. Methane is persisted only in adsorption state in slit-pore with width of 16.46 A. Diffusivity of methane is the weakest in the first layer and the strongest in a free layer. Diffusion coefficients of methane increase with increasing pore width or temperature.

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期刊信息
  • 《计算物理》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国核学会
  • 主编:朱少平
  • 地址:北京海淀区丰豪东路2号北京应用物理与计算数学研究所
  • 邮编:100094
  • 邮箱:jswl@iapcm.ac.cn
  • 电话:010-59872547 59872545 59872547
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-246X
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2011/O4
  • 邮发代号:2-477
  • 获奖情况:
  • 1992年获“全优期刊”奖,《CAJ-CD规范》执行优秀奖
  • 国内外数据库收录:
  • 荷兰文摘与引文数据库,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),中国北大核心期刊(2000版)
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