不同管径碳纳米管中CO2/CH4分离的分子模拟

摘要：

生物甲烷路线在CO2减排和节能方面有很大的应用前景。而对生物沼气的分离是此路线的一个关键问题，特别是在60℃和0.1 MPa下。巨正则Monte Carlo（GCMC）和平衡分子动力学（EMD）的分子模拟方法研究CO2和CH4在不同管径的碳纳米管（CNT）中的吸附和扩散，可以从分子层面研究生物沼气的分离机理。分别计算了CO2/CH4二元混合物吸附量、吸附选择性、自扩散系数和渗透选择性等参数。模拟结果表明：由于碳管的受限空间和CO2与碳纳米管壁面分子之间强相互作用，导致二元等物质的量的混合物CO2/CH4的吸附量和扩散系数的差异。CO2的吸附量和自扩散系数都比CH4的大。渗透选择性在碳管管径达到最接近1 nm时达到最大值，此时混合物的分离过程是吸附控制，而非扩散控制。

关键词：分子模拟、碳纳米管、生物沼气、分离、自扩散、选择性

分类号：TQ015.9(一般性问题)

资助基金：国家重点基础研究发展计划项目2013CB733501；国家自然科学基金项目21176113,21136004,21206070,91334202；江苏高校优势学科建设工程项目。@@@@supported by the National Basic Research Program of China2013CB733501;the National Natural Science Foundation of China21176113,21136004,21206070,91334202;the Project of Priority Academic Program Development of Jiangsu Higher Education Institutions

在线出版日期：2014-06-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：1736-1742