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单壁碳纳米管中甲烷吸附的分子模拟 被引量:9

Molecular Simulation on Adsorption of Methane inSingle Wall Carbon Nanotubes
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摘要 采用巨正则系综Monte Carlo方法研究了甲烷在单壁碳纳米管(Single wall carbon nanotube, SWNT)中于低温 74.05 K下的吸附等温线及吸附机理,发现在两个较小的孔径(1.225 nm和1.632 nm)下单壁碳纳米管中甲烷的吸附有着明显的微孔所独有的'填充效应',而在2.04 nm 以上的孔的吸附中会出现毛细凝聚现象.通过模拟知道发生毛细凝聚的必要条件是孔内能至少容纳下两层粒子.此外还导出在恒定温度下毛细凝聚吸附量与SWNT孔径的关系.本文还模拟了常温300 K下甲烷在SWNT内的吸附,对比了2.04 nm和4.077 nm两种孔径的SWNT吸附甲烷的等温线,推荐在4.077 nm孔中的适宜吸附存储压力为5.0~6.0 MPa,吸附质量分数可达16%~19%. By using grand canonical ensemble Monte Carlo method, mechanism for the adsorption of methane in single wall carbon nanotubes (SWNTs) at 74.05 K has been investigated. It is found that the adsorption of methane in smaller SWNTs, whose diameters are 1.22 nm and 1.632 nm, exhibits 'pore filling' behavior. In contrast, for the SWNTs of diameter larger than 2.04 nm, capillary condensation takes place. Simulation shows that the required condition for the capillary condensation is that two layers of molecules can be accommodated in SWNTs. In addition, a relationship between the quantity of methane adsorbed and the diameter of SWNT for the capillary condensation is developed. A comparison of the isotherms for the SWNT diameters of 2.04 nm and 4.077 nm at ambient temperature, T = 300 K, indicates that proper adsorption pressure range is 5.0 similar to 6.0 MPa. In this case, the weight fraction of adsorbate is about 16% similar to 19%.
出处 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2001年第4期479-485,共7页 Acta Chimica Sinica
基金 国家重点基础研究发展计划(973计划),国家自然科学基金,国家高性能计算基金,北京化工大学校科研和教改项目
关键词 单壁碳纳米管 吸附 甲烷 计算机分子模拟 巨正则系Monte CARLO方法 天然气 储存 输运 single wall carbon nanotubes adsorption methane molecular simulation
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同被引文献104

引证文献9

二级引证文献74

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