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东曲矿8号煤CO_(2)和CH_(4)竞争吸附特性分子模拟研究
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作者 邓小鹏 相建华 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第3期18-24,共7页
深入了解煤层中CO_(2)和CH_(4)竞争吸附的微观机制是实现CO_(2)驱替甲烷开采(CO_(2)-ECBM)的关键,基于东曲矿8号煤的大分子结构模型开展了CO_(2)和CH_(4)的单组分与双组分竞争吸附研究。结果表明:单组分吸附中CO_(2)的吸附量显著大于CH_... 深入了解煤层中CO_(2)和CH_(4)竞争吸附的微观机制是实现CO_(2)驱替甲烷开采(CO_(2)-ECBM)的关键,基于东曲矿8号煤的大分子结构模型开展了CO_(2)和CH_(4)的单组分与双组分竞争吸附研究。结果表明:单组分吸附中CO_(2)的吸附量显著大于CH_(4)的吸附量,双组分竞争吸附中的总吸附量随着CO_(2)的摩尔分数的增大而增大;不同摩尔比条件下的双组分吸附中CO_(2)对CH_(4)的选择性吸附系数始终大于1,且CO_(2)摩尔分数越大,选择性吸附系数越小;相互作用能随着吸附量的增大而显著增大,CO_(2)吸附体系中较大的静电能促进了煤大分子对CO_(2)吸附,因此,不同摩尔比体系的相互作用能随着CO_(2)摩尔分数的增加而显著增加;单组分吸附中CO_(2)的吸附势大于CH_(4)的吸附势,双组分竞争吸附中CO_(2)的吸附势随着CO_(2)摩尔比的增加而增加,而CH_(4)的吸附势随着CO_(2)摩尔比的增加而降低,该结果与吸附选择性分析的结果一致。 展开更多
关键词 煤层气开采 co_(2)驱替甲烷 竞争吸附 吸附选择性 相互作用能 势能分布 分子模拟
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钠基蒙脱石狭缝中CH_(4)-CO_(2)竞争吸附与CO_(2)埋存
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作者 龚凤鸣 侯大力 +5 位作者 强贤宇 向雪妮 黄思婧 韩鑫 余洋阳 顾康福 《吉林大学学报(地球科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期470-478,共9页
页岩主要由有机质干酪根和无机质黏土矿物等组成,其中干酪根和黏土矿物对CH_(4)的吸附作用是页岩吸附气的主要来源。为了研究无机质黏土矿物中CH_(4)吸附行为、CH_(4)-CO_(2)竞争吸附行为和CO_(2)埋存规律,利用钠基蒙脱石来表征页岩中... 页岩主要由有机质干酪根和无机质黏土矿物等组成,其中干酪根和黏土矿物对CH_(4)的吸附作用是页岩吸附气的主要来源。为了研究无机质黏土矿物中CH_(4)吸附行为、CH_(4)-CO_(2)竞争吸附行为和CO_(2)埋存规律,利用钠基蒙脱石来表征页岩中的黏土矿物,基于巨正则蒙特卡洛方法,利用Lammps软件开展不同压力、温度和孔径下的流体吸附模拟。结果表明:随着压力增大,各孔径下CH_(4)超额吸附量先增加后减少,并在11~12 MPa间达到峰值;随着温度升高,各孔径下CH_(4)超额吸附量逐渐减少;随着孔径的增大,CH_(4)超额吸附量逐渐减少。小孔径下,CH_(4)在钠基蒙脱石中主要以吸附态赋存,随着孔径的增大,CH_(4)在钠基蒙脱石中处于吸附态和游离态共存的状态,并且钠基蒙脱石对CH_(4)的作用类型为物理吸附。CO_(2)的驱替效率随CO_(2)初始压力的升高而增大,随孔径的增大而增大。CO_(2)埋存量随温度的升高而降低,随注入压力的升高而升高,随孔径的增大而降低。CO_(2)与CH_(4)竞争吸附比随压力的增大而降低,随孔径的增大而升高。 展开更多
关键词 钠基蒙脱石 狭缝 巨正则蒙特卡洛法 竞争吸附 co_(2)埋存
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煤体中CH_(4)与CO_(2)竞争吸附特性研究
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作者 呼应伟 李元波 +2 位作者 刘帅 杨明 袁治程 《现代矿业》 CAS 2024年第5期225-229,共5页
为探究CO_(2)驱替煤层CH_4过程吸附机理,采用等温吸附方法,使用CH_4、CO_(2)单组分及不同配比的混合气体,研究了不同吸附压力下煤体竞争吸附特性。试验结果表明:单组分气体在煤中的吸附量与体应变呈非线性关系。混合气体在吸附过程中,... 为探究CO_(2)驱替煤层CH_4过程吸附机理,采用等温吸附方法,使用CH_4、CO_(2)单组分及不同配比的混合气体,研究了不同吸附压力下煤体竞争吸附特性。试验结果表明:单组分气体在煤中的吸附量与体应变呈非线性关系。混合气体在吸附过程中,混合气中CO_(2)的浓度越大,煤体膨胀越显著,混合气的吸附量越大;混合气压力越大,混合气总吸附量越大,CH_4和CO_(2)在煤中的竞争吸附由CO_(2)的强吸附能力主导,混合气吸附过程中,CO_(2)吸附量始终大于CH_4。 展开更多
关键词 co_(2)-ECBM 竞争吸附 混合气体 吸附压力
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分子模拟CH_(4)和CO_(2)在方解石-白云石岩层的吸附机理
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作者 方暖 陈泽琴 +3 位作者 刘晓强 李美俊 蒋松恒 敬杰来 《长江大学学报(自然科学版)》 2024年第3期95-104,共10页
为揭示碳酸盐岩层页岩气的富集特征和开采机理,采用巨正则蒙特卡洛、分子动力学和密度泛函耦合方法探究了不同地质埋深条件下CH_(4)和CO_(2)在方解石-白云石岩层的吸附机理。研究表明,CO_(2)在方解石-白云石岩层的吸附热为38~48 kJ/mol... 为揭示碳酸盐岩层页岩气的富集特征和开采机理,采用巨正则蒙特卡洛、分子动力学和密度泛函耦合方法探究了不同地质埋深条件下CH_(4)和CO_(2)在方解石-白云石岩层的吸附机理。研究表明,CO_(2)在方解石-白云石岩层的吸附热为38~48 kJ/mol,其在白云石表面的吸附能大于44 kJ/mol,从理论上证实CO_(2)在白云石表面可形成化学吸附。白云石表面CO_(2)的吸附密度峰大于方解石表面,白云石更有利于CO_(2)的地质封存。随着地质埋深的增加,纯组分CO_(2)和CH_(4)在方解石-白云石岩层的超额吸附量分别在600、1600 m会出现一个极大值;而CH_(4)的总负载量随着地质埋深的增加先迅速增加,在3000 m后增长缓慢。因此,CO_(2)在方解石-白云石岩层地质封存的有利埋深约在600 m,CH_(4)的富集有利区位于3000 m以深。CH_(4)的采收率与CO_(2)的注入压力成正比,并随着地质埋深的增加先增加,当地质埋深大于1000 m后,采收率趋于平稳。该研究为碳酸盐岩层页岩气的储量评估和CO_(2)强化页岩气开采技术的应用提供重要理论依据。 展开更多
关键词 方解石 白云石 ch_(4)吸附 co_(2)封存 采收率 分子模拟
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页岩纳米孔隙中CO_(2)和CH_(4)吸附扩散分子模拟研究
5
作者 王海哲 《能源与环保》 2024年第7期156-160,共5页
为进一步揭示多组分气体在页岩纳米孔隙中的分子动力学行为,采用石墨烯构建了页岩纳米孔隙模型,基于巨正则蒙特卡洛方法(GCMC)和分子动力学方法(MD),研究了不同温度下CO_(2)和CH_(4)在页岩纳米孔隙中的竞争吸附和扩散的微观机理,对吸附... 为进一步揭示多组分气体在页岩纳米孔隙中的分子动力学行为,采用石墨烯构建了页岩纳米孔隙模型,基于巨正则蒙特卡洛方法(GCMC)和分子动力学方法(MD),研究了不同温度下CO_(2)和CH_(4)在页岩纳米孔隙中的竞争吸附和扩散的微观机理,对吸附等温线、吸附选择性、径向分布函数和气体扩散系数进行了相关分析。结果表明,CO_(2)吸附量始终高于CH_(4),CO_(2)和CH_(4)吸附选择性系数大于1,即页岩中注入CO_(2)能够置换出CH_(4);CO_(2)、CH_(4)分别与页岩在0.389、0.761 nm处出现峰值,峰值大小的关系为g_(ab)(CO_(2))>g_(ab)(CH_(4)),说明CO_(2)与页岩之间的相互作用更强;扩散系数的关系为D(CO_(2))>D(CH_(4))。研究结果从微观角度为注气驱替和高效开发页岩气提供一定的理论指导。 展开更多
关键词 页岩气 吸附 扩散 co_(2)/ch_(4) 分子动力学
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压力驱动条件下页岩微纳米孔隙CO_(2)/CH_(4)竞争吸附特性 被引量:5
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作者 邓佳 张奇 +3 位作者 王栋 刘今子 高丽 董丽娜 《东北石油大学学报》 CAS 北大核心 2021年第5期109-116,I0008,共9页
流动状态下的CO_(2)/CH_(4)竞争吸附特性对高效开采页岩气具有重要作用。引入吸附选择性系数和置换效率,建立石墨烯微纳米孔隙模型,采用非平衡分子动力学方法,在压力驱动条件下,模拟微纳米孔隙中注入压力、温度及压差对CO_(2)/CH_(4)二... 流动状态下的CO_(2)/CH_(4)竞争吸附特性对高效开采页岩气具有重要作用。引入吸附选择性系数和置换效率,建立石墨烯微纳米孔隙模型,采用非平衡分子动力学方法,在压力驱动条件下,模拟微纳米孔隙中注入压力、温度及压差对CO_(2)/CH_(4)二元混合物竞争吸附行为的影响。结果表明:CO_(2)吸附能力强于CH_(4),流动状态下吸附选择性系数和置换效率与注入压力呈正比,与温度呈反比;流动状态下的CO_(2)/CH_(4)的吸附选择性较无流动时的低。该结果为研究页岩储层中CO_(2)/CH_(4)竞争吸附机理提供依据。 展开更多
关键词 页岩 微纳米孔隙 压力驱动 co_(2)/ch_(4)竞争吸附 吸附选择性系数 置换效率 非平衡分子动力学
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构造煤微观结构部分组成因素对CO_(2)和CH_(4)竞争吸附能力的影响分析 被引量:4
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作者 石钰 杨晓娜 +3 位作者 薛俊华 李树刚 阳梦 刘洋 《矿业安全与环保》 北大核心 2022年第5期34-42,共9页
为明确构造煤微观结构部分组成因素对CO_(2)和CH_(4)竞争吸附能力的影响机制,基于巨正则蒙特卡洛、分子动力学方法和密度泛函理论,探讨了芳香单元延展度(L_(a))、芳香单元堆砌层数(N)、狭缝孔径(d)、表面缺陷(V)及含氧官能团(M)对CO_(2)... 为明确构造煤微观结构部分组成因素对CO_(2)和CH_(4)竞争吸附能力的影响机制,基于巨正则蒙特卡洛、分子动力学方法和密度泛函理论,探讨了芳香单元延展度(L_(a))、芳香单元堆砌层数(N)、狭缝孔径(d)、表面缺陷(V)及含氧官能团(M)对CO_(2)和CH_(4)吸附能力的影响。结果表明:CO_(2)和CH_(4)吸附量及平均等量吸附热随L_(a)和d的增加而增大,随N的增加而减小;构造煤中V和M的存在会降低CO_(2)和CH_(4)的吸附量和平均等量吸附热;CO_(2)和CH_(4)在次生缺陷表面煤上的吸附强于其在单缺陷表面煤上的吸附;羧基最不利于CO_(2)在煤表面的吸附,羟基最不利于CH_(4)在煤表面的吸附;CO_(2)/CH_(4)的选择性系数始终大于1,狭缝孔径越小,CO_(2)竞争吸附优势越显著;煤表面吸附CO_(2)和CH_(4)后,费米能级处CO_(2)的电子态密度峰值大于CH_(4)的电子态密度峰值,说明CO_(2)在与CH_(4)竞争吸附过程中处于优势地位。研究从微观角度揭示了CO_(2)和CH_(4)在不同构造煤结构中的竞争吸附机理,其结论可为煤层气高效开采提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 竞争吸附 co_(2)和ch_(4) 分子模拟 微观结构 含氧官能团
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嘉陵江四川段平水期CH_(4)、CO_(2)排放通量空间分布特征及影响因素 被引量:2
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作者 伍析桥 刘朝荣 +3 位作者 黄兴 罗丹 权秋梅 杨艳 《生态与农村环境学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期96-106,共11页
河流是陆地生态系统中内陆水域温室气体的重要排放源。以嘉陵江四川段为研究对象,于2021年10月采集表层水样,运用改良顶空法采集表层水体溶存的CH_(4)、CO_(2),分析了研究区域平水期CH_(4)、CO_(2)溶存浓度与排放通量的空间分布特征,并... 河流是陆地生态系统中内陆水域温室气体的重要排放源。以嘉陵江四川段为研究对象,于2021年10月采集表层水样,运用改良顶空法采集表层水体溶存的CH_(4)、CO_(2),分析了研究区域平水期CH_(4)、CO_(2)溶存浓度与排放通量的空间分布特征,并探究水体理化性质和土地利用类型对温室气体排放的响应。结果表明,嘉陵江四川段人类活动主导了水质变化特征,城市和农业活动是氮素和磷素沿河流方向累积的重要原因。表层水体中CH_(4)和CO_(2)浓度分别为(16.87±15.55)nmol·L^(-1)和(836.11±132.68)μmol·L^(-1),排放通量分别为(68.39±81.26)nmol·m^(-2)·d^(-1)和(1596.08±1291.61)μmol·m^(-2)·d^(-1)。CH_(4)、CO_(2)浓度和排放通量具有较大空间异质性,不同土地利用类型条件下,耕地主导河段接收了较多的非点源污染和陆源碳。这些污染物质的输入导致水体理化性质发生改变,影响水生植物和浮游植物生长以及微生物活动,进而给CH_(4)和CO_(2)产生和释放造成影响。总氮(TN)、磷酸盐(PO_(4)^(3-)-P)和耕地面积占比是影响嘉陵江四川段温室气体排放的关键因子,表明温室气体排放不仅受河流生态环境的影响,还受不同土地利用类型条件下人类活动的影响。 展开更多
关键词 嘉陵江 温室气体 ch_(4) co_(2) 通量 空间分布
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高、低煤阶CO_2与CH_4竞争吸附解吸置换效果分析 被引量:11
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作者 王向浩 王延忠 +1 位作者 张磊 王延斌 《非常规油气》 2018年第3期46-51,共6页
基于山西沁水盆地柿庄北煤层气勘探开发资料以及新疆硫磺沟煤矿地质资料,采用U.S.A TerraTek IS-100等温吸附解吸仪开展了CH_4、CO_2单组分吸附解吸试验以及CO_2、CH_4混合气体竞争吸附解吸试验研究,分析了高、低煤阶煤对CH_4、CO_2单... 基于山西沁水盆地柿庄北煤层气勘探开发资料以及新疆硫磺沟煤矿地质资料,采用U.S.A TerraTek IS-100等温吸附解吸仪开展了CH_4、CO_2单组分吸附解吸试验以及CO_2、CH_4混合气体竞争吸附解吸试验研究,分析了高、低煤阶煤对CH_4、CO_2单组分气体吸附解吸规律以及CO_2、CH_4混合气体竞争吸附解吸特性。结果表明:山西沁水高煤阶煤样吸附能力强于新疆硫磺沟低煤阶煤样,高煤阶煤样对CH_4、CO_2气体的吸附解吸曲线具有可逆性,低煤阶煤样对CO_2气体的解吸曲线具有明显的滞后现象;混合气体竞争吸附解吸过程中,高煤阶煤样中CO_2、CH_4吸附浓度及吸附量变化较大,高煤阶煤样CH_4对CO_2的分离因子强于低煤阶煤,高煤阶煤样竞争解吸效果明显,因此高煤阶煤更利于CO_2置换CH_4,且低压置换效果更好;低煤阶煤样中CO_2、CH_4吸附浓度及吸附量变化不大,竞争吸附解吸效果不明显,置换效果较差,说明高煤阶煤更适合通过注CO_2置换CH_4来提高煤层气的采收率。 展开更多
关键词 高、低煤阶 co2 ch4 竞争吸附解吸
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CO_(2)吸附强化CH_(4)/H_(2)O重整制氢催化剂研究进展 被引量:4
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作者 刘璐 许凯 +2 位作者 荆洁颖 冯杰 李文英 《洁净煤技术》 CAS 北大核心 2021年第1期73-82,共10页
CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢是提供低成本高纯氢气和实现CO_2减排的方法之一。其中,催化剂和吸附剂是该工艺的重要组成部分,其活性与选择性制约了反应速率和产率,寿命长短关系到生产成本。综述了CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢催化... CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢是提供低成本高纯氢气和实现CO_2减排的方法之一。其中,催化剂和吸附剂是该工艺的重要组成部分,其活性与选择性制约了反应速率和产率,寿命长短关系到生产成本。综述了CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢催化剂和吸附剂的研究现状及存在的问题,机械混合的催化剂与吸附剂在反应过程中存在吸附产物包覆催化活性位点的问题,导致催化剂活性迅速下降。针对该问题,进一步探讨了不同结构双功能复合催化剂的结构特性、研究现状及其在循环-再生过程中存在的问题,核壳型双功能催化剂具有吸附组分与催化剂组分相对独立、催化组分分散分布和比表面积大等优点,在吸附强化制氢中有进一步研究的潜力。利用双功能催化剂的结构特点,实现反复循环再生过程中催化与脱碳反应的匹配,是推动CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢技术工业化发展的关键。 展开更多
关键词 吸附强化ch_(4)/H_(2)O重整 双功能催化剂 co_(2)吸附 核壳结构 制氢
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基于上海高层建筑观测冬季大气CO_(2)/CH_(4)垂直变化
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作者 陈珑珑 肖薇 +5 位作者 杨帆 单萌 王君 胡凝 李若男 程凯 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期4155-4166,共12页
采用便携式温室气体分析仪于2021年12月6日~2022年3月31日在上海中心大厦255和500m高度以及浦东新区环境监测站25m高度连续观测大气CO_(2)和CH_(4)浓度.结果表明:(1)城市中不同高度上温室气体的日变化趋势存在差异,25m高度CO_(2)和CH_(4... 采用便携式温室气体分析仪于2021年12月6日~2022年3月31日在上海中心大厦255和500m高度以及浦东新区环境监测站25m高度连续观测大气CO_(2)和CH_(4)浓度.结果表明:(1)城市中不同高度上温室气体的日变化趋势存在差异,25m高度CO_(2)和CH_(4)浓度白天低夜间高,255和500m高度的浓度则白天高夜间低.各高度处CO_(2)和CH_(4)浓度变化都明显受大气边界层高度的影响,因此城市内部温室气体浓度垂直观测中观测点高度设置要充分考虑城市大气边界层的变化特征.(2)CO_(2)和CH_(4)浓度的垂直差异受到人为活动以及气象等条件的影响,可以指征城市大气CO_(2)和CH_(4)浓度增强的局地和区域贡献.(3)各高度处(25,255,500m)CO_(2)浓度与CH_(4)浓度均显著相关,但观测高度越高所代表的浓度贡献源区越大,多种排放源的干扰使得温室气体之间的同源性变差,导致其相关性随着高度增加而降低.城市温室气体浓度的垂直观测提供了从水平方向上无法获得的独特信息,因此有必要在城市开展立体化的温室气体监测,以便更好地捕捉大气温室气体浓度的变化,从而服务于城市碳减排政策. 展开更多
关键词 co_(2)和ch_(4)浓度 垂直差异 上海 大气边界层高度 ch_(4):co_(2)比值
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农业小流域句容水库出入库水体CO_(2)、CH_(4)浓度与通量特征
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作者 史家宾 王圆媛 +6 位作者 曹琰梅 柯浩楠 武熳秋 刘超 肖启涛 胡正华 李琪 《生态与农村环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1485-1494,共10页
为探究农业小流域句容水库出入库水体二氧化碳(CO_(2))、甲烷(CH_(4))的变化特征,本研究以句容水库为研究对象,进行为期2年的逐月野外试验,探明农业小流域水库水体CO_(2)、CH_(4)浓度与通量特征。结果表明:句容水库出入库水体CO_(2)、CH... 为探究农业小流域句容水库出入库水体二氧化碳(CO_(2))、甲烷(CH_(4))的变化特征,本研究以句容水库为研究对象,进行为期2年的逐月野外试验,探明农业小流域水库水体CO_(2)、CH_(4)浓度与通量特征。结果表明:句容水库出入库水体CO_(2)、CH_(4)浓度和排放通量存在明显的空间差异。就年均CO_(2)浓度和排放通量而言,入库口A〔(108.57±14.27)μmol·L^(-1)、(210.55±36.58)mmol·m^(-2)·d^(-1)〕和入库口B〔(162.74±17.86)μmol·L^(-1)、(338.74±47.25)mmol·m^(-2)·d^(-1)〕显著高于出库口〔(28.04±3.53)μmol·L^(-1)、(10.05±4.04)mmol·m^(-2)·d^(-1)〕;入库口B年均CH_(4)浓度和排放通量〔(747.05±190.63)nmol·L^(-1)、(1.84±0.46)mmol·m^(-2)·d^(-1)〕显著高于出库口〔(115.75±15.75)nmol·L^(-1)、(0.11±0.02)mmol·m^(-2)·d^(-1)〕。句容水库水体CO_(2)、CH_(4)浓度和排放通量有明显的季节变化,水体CO_(2)、CH_(4)浓度和排放通量均表现为暖季高、冷季低的变化规律,其水体CO_(2)、CH_(4)浓度和排放通量的时间变化显著受到水温、溶解氧浓度和降水量的影响,同时外源氮素的输入影响CO_(2)、CH_(4)浓度和排放通量的空间变化。综上,农业小流域句容水库是大气CO_(2)、CH_(4)的排放源,排放通量高于国内水库平均值。 展开更多
关键词 co_(2) ch_(4) 排放通量 水库 农业小流域
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光热协同驱动SrTiO_(x)负载CuCo催化CO_(2)-CH_(4)和H_(2)O共转化制备C_(2)含氧化合物
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作者 朱彦儒 张志军 +7 位作者 张健 蒋双江 安哲 宋红艳 舒心 习卫 郑黎荣 何静 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE CAS CSCD 2024年第6期164-178,共15页
催化转化CO_(2)为乙醇、乙醛等高值C_(2)含氧化合物是一个具有科学意义和经济价值的化学过程.然而,由于碳氧键活化难、多电子(≥10)转移过程复杂以及C–C偶联动力学缓慢等问题,导致该过程的反应效率低.CO_(2)因热力学稳定、动力学惰性,... 催化转化CO_(2)为乙醇、乙醛等高值C_(2)含氧化合物是一个具有科学意义和经济价值的化学过程.然而,由于碳氧键活化难、多电子(≥10)转移过程复杂以及C–C偶联动力学缓慢等问题,导致该过程的反应效率低.CO_(2)因热力学稳定、动力学惰性,其加氢活化通常是强吸热过程(如CO_(2)活化成CO的ΔH_(2)98K=42.1 kJ mol^(–1)),因此需要在一定温度下才能获得满意的CO_(2)转化率.与此同时,CH_(4)作为碳化学价态最低的化合物,其氧化过程与CO_(2)的还原过程可以耦合,共同转化为高值化学品,同样受到了广泛关注.但CH_(4)的活化同样需要高温等苛刻条件,因此,在温和条件下共转化CO_(2)和CH_(4),选择性构建高值C_(2)含氧化合物,是一个重要且具有挑战性的研究方向.本文提出利用光外场和水活化策略,即利用光解水产生的活性氢和活性氧物种,在温和条件下实现CO_(2)和CH_(4)的高效、高选择性活化及共转化.光照下,在钛酸锶(SrTiO_(x))负载的具有丰富Cu-Co界面的催化剂上,光解水产生的活性氢和活性氧物种,分别活化CO_(2)的碳氧键和CH_(4)的碳氢键,在Cu和Co位点上分别形成*CH_(x)O和*CH_(3)物种,进而通过C–C偶联高效生成C_(2)含氧化合物.在200°C和光照条件下,C_(2)含氧化合物(CH_(3)CHO和CH_(3)CH_(2)OH)的生成速率高达2.05 mmol g^(–1)h^(–1),同时产物选择性>86%.同位素标记、红外光谱示踪的原位反应和催化实验结果表明,紫外光激发下,SrTiO_(x)上的金属位点促进了光催化水裂解,生成活性氢和活性氧物种(该过程为整个反应的决速步骤).活性氢物种使吸附在SrTiO_(x)上的CO_(2)活化并转化为CO;随后,在CuI/Cu^(0)对上,CO加氢生成*CH_(x)O中间体.另一方面,在Co位点上,CH_(4)与活性氧物种发生反应,被活化为*CH_(3)中间体.最后,*CH_(x)O与*CH_(3)两种中间体在CuCo界面处发生C–C偶联反应,进而形成C_(2)含氧化合物.与传统的热催化下的CO_(2)和CH_(4)共转化过程相比,光热协同策略使该反应温度降低了超过600°C,并且反应活化能降低了约12 kJ mol^(–1),表明光热协同策略不仅可以大幅降低反应温度,还能极大提升反应动力学,为强吸热反应过程提供了一条提效降耗的反应途径.综上所述,本工作通过构建结构精准可控的SrTiO_(x)负载的CuCo邻近界面结构,同时利用光解水产生的活性氢/氧物种促进CO_(2)和CH_(4)活化,实现了高效定向共转化.本文提出的“光热协同”策略为高效活化CO_(2)制高值化学品提供了新的研究思路,同时显著降低了能耗,对解决强吸热催化反应高能耗问题提供了参考. 展开更多
关键词 光热协同 co_(2)和ch_(4)共转化 SrTiO_(x)负载Cuco 水裂解 C_(2)含氧化合物
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CF_(3)H和CO_(2)抑制CH_(4)爆炸实验研究
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作者 白洁琪 白纪成 +3 位作者 梁运涛 王琳 宋双林 田富超 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第5期122-130,共9页
为对比研究CF_(3)H和CO_(2)对CH_(4)爆炸特性的抑制效果,使用20 L球型爆炸压力测试系统分别测量对比2种抑制剂对CH_(4)在空气中爆炸极限范围的影响;研究了不同体积分数的2种抑制剂对CH_(4)体积分数9.5%爆炸压力参数影响,分析了2种抑制... 为对比研究CF_(3)H和CO_(2)对CH_(4)爆炸特性的抑制效果,使用20 L球型爆炸压力测试系统分别测量对比2种抑制剂对CH_(4)在空气中爆炸极限范围的影响;研究了不同体积分数的2种抑制剂对CH_(4)体积分数9.5%爆炸压力参数影响,分析了2种抑制剂针对CH_(4)在空气中爆炸的爆炸三角形。结果表明:CF_(3)H和CO_(2)均能缩小CH_(4)在空气中的爆炸极限范围,抑制CH_(4)至失爆所需CF_(3)H和CO_(2)体积分数分别为12.5%和21.5%;对比抑制CH_(4)体积分数9.5%的爆炸参数(反应峰值压力和升压速率),10%CF_(3)H的抑爆能力是等量CO_(2)的1.95倍和1.3倍,但是低于体积分数4%的CF_(3)H单独使用时对CH_(4)爆炸存在微弱的促进作用;2种抑制剂作用下的爆炸三角形显示CF_(3)H抑制下的可爆区域面积小于CO_(2),安全区域内CF_(3)H的窒息比是CO_(2)的57%。 展开更多
关键词 ch_(4)爆炸 瓦斯爆炸 co_(2) CF_(3)H 爆炸极限 抑爆剂 爆炸压力 爆炸三角形
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脱灰煤基多孔炭制备及CH_(4)/N_(2)吸附分离性能
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作者 金晓宇 刘晋芳 +6 位作者 景佳鑫 董晓宇 时勇 李海燕 荀文杰 王玉高 杨江峰 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期392-398,共7页
煤层气中CH_(4)/N_(2)的高效分离对“双碳”目标的实现和低碳能源的补充具有重要意义。利用我国丰富的煤炭资源制备煤基多孔炭材料,可用于煤层气中CH_(4)/N_(2)的吸附分离。使用高煤化度煤作为炭前驱体原料,在盐酸与氢氟酸的作用下进行... 煤层气中CH_(4)/N_(2)的高效分离对“双碳”目标的实现和低碳能源的补充具有重要意义。利用我国丰富的煤炭资源制备煤基多孔炭材料,可用于煤层气中CH_(4)/N_(2)的吸附分离。使用高煤化度煤作为炭前驱体原料,在盐酸与氢氟酸的作用下进行脱灰处理,与KOH研磨混匀并在氮气氛围下高温活化,制备出煤基多孔炭材料吸附分离CH_(4)/N_(2)。研究结果表明,在碱(KOH)煤比为2∶2,活化温度为800℃,脱灰煤制备的多孔炭BET比表面积为1307 m^(2)/g,孔径集中在0.54 nm处,在1×10^(5)Pa、298 K下对甲烷的吸附量为27.6 cm^(3)/g,IAST选择性为4.43,远高于相同实验和测试条件下未脱灰煤多孔炭的气体吸附分离性能;基于IAST选择性使用ASPEN软件模拟了CH_(4)/N_(2)(50%/50%)二元混合气的穿透实验,两者长的穿透时间间隔(50 s)表明脱灰煤制备的多孔炭材料具有实际的分离效果。 展开更多
关键词 脱灰煤 多孔炭材料 ch_(4)/N_(2) 吸附分离
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高分散铈物种催化剂的可控制备及其光催化还原CO_(2)为CH_(4)的促进机制
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作者 赵馨 邹伟欣 董林 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3480-3488,共9页
调控金属氧化物与载体间的界面作用可以有效提升光催化还原CO_(2)的反应性能.在本工作中,使用配位法将铈(Ce)物种嵌入g-C_(3)N_(4)的三嗪环(CeCN-urea-N_(2))中,相比于浸渍法制备的CeCN-N_(2)样品,CeO_(2)的颗粒尺寸变小,界面之间的相... 调控金属氧化物与载体间的界面作用可以有效提升光催化还原CO_(2)的反应性能.在本工作中,使用配位法将铈(Ce)物种嵌入g-C_(3)N_(4)的三嗪环(CeCN-urea-N_(2))中,相比于浸渍法制备的CeCN-N_(2)样品,CeO_(2)的颗粒尺寸变小,界面之间的相互作用增强.结果表明,CeCN-urea-N_(2)样品中存在高度分散的Ce物种,同时理论计算表明,Ce原子的f电子转移到七氮环上,促进光生电子流入Ce位点,并与吸附在其上的CO_(2)分子发生反应.因此,CeCN-urea-N_(2)样品可以形成更多·CO_(2)−自由基,进而与表面H_(2)O/OH产生质子化过程,提高了光催化还原CO_(2)为CH_(4)的选择性. 展开更多
关键词 高分散铈物种 光催化还原co_(2) 内建电场 ch_(4)选择性
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C_2H_6,CH_4在高岭石表面竞争吸附的分子模拟 被引量:2
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作者 张彬 康天合 +1 位作者 康健婷 宋正平 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2019年第3期297-302,共6页
为阐明C_2H_6/CH_4在高岭石表面的竞争吸附机理,采用蒙特卡洛法模拟计算了C_2H_6/CH_4单组分气体和混合气体在高岭石表面的吸附量、吸附热和相互作用能及其随压力的变化规律,并分析了吸附密度的分布规律。模拟结果表明:C_2H_6/CH_4单组... 为阐明C_2H_6/CH_4在高岭石表面的竞争吸附机理,采用蒙特卡洛法模拟计算了C_2H_6/CH_4单组分气体和混合气体在高岭石表面的吸附量、吸附热和相互作用能及其随压力的变化规律,并分析了吸附密度的分布规律。模拟结果表明:C_2H_6/CH_4单组分气体在高岭石的吸附量均呈先增大后趋于平衡的规律,符合Langmuir模型,且相同温度压力条件下,C_2H_6吸附量大于CH_4吸附量;高岭石吸附C_2H_6/CH_4混合气体时,C_2H_6的吸附具有明显的竞争优势;C_2H_6和CH_4的吸附热均小于42kJ/mol,说明C_2H_6和CH_4在高岭石中的吸附属于物理吸附;高岭石和C_2H_6之间的相互作用能大于高岭石和CH_4之间的相互作用能,表明高岭石和C_2H_6具有更强的相互作用;C_2H_6密度分布曲线的峰值大于CH_4,且吸附距离更小,也说明了C_2H_6比CH_4具有更强的吸附能力。研究结果揭示了高岭石对CH_4/C_2H_6混合气体的吸附特性,为阐明C_2H_6和CH_4在黏土矿物中的赋存机理提供了一定的理论基础。 展开更多
关键词 高岭石 C2H6 ch4 竞争吸附 分子模拟
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无锡市近地面大气CO_(2)和CH_(4)车载移动观测及热点识别研究
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作者 孙其然 李若男 +6 位作者 胡凝 郑有飞 乔峥 张依婷 姬崇桂 刘佳颖 肖薇 《气象与环境科学》 2024年第4期98-104,共7页
城市是温室气体的排放热点。基于3台便携式CO_(2)/CH_(4)/H_(2)O分析仪于2022年夏季观测无锡市近地面大气CO_(2)和CH_(4)浓度。结果表明:(1)近地面大气CO_(2)和CH_(4)浓度高于背景站的,且不同功能区CO_(2)和CH_(4)浓度存在差异。近地面... 城市是温室气体的排放热点。基于3台便携式CO_(2)/CH_(4)/H_(2)O分析仪于2022年夏季观测无锡市近地面大气CO_(2)和CH_(4)浓度。结果表明:(1)近地面大气CO_(2)和CH_(4)浓度高于背景站的,且不同功能区CO_(2)和CH_(4)浓度存在差异。近地面大气CO_(2)浓度与城市背景站差值(ΔCO_(2))空间分布呈现为商业居民混合区的>住宅区的>工业区的>林区的>太湖景区的;而CH_(4)浓度的差值(ΔCH_(4))空间分布呈现为商业居民混合区的>林区的>住宅区的>工业区的>太湖景区的。(2)车辆排放是无锡市主要的CO_(2)和CH_(4)排放源,污水处理厂是主要的CH_(4)排放源,排放热点附近大气CO_(2)和CH_(4)浓度较周围高约30%及以上。(3)隧道内CH_(4)∶CO_(2)值为0.0014±0.00001,表明无锡市车辆以CO_(2)排放为主。 展开更多
关键词 co_(2)和ch_(4) 车载移动观测 热点识别 城市功能区
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Highly selective photocatalytic reduction of CO_(2) to CH_(4) on electron-rich Fe species cocatalyst under visible light irradiation 被引量:1
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作者 Qianying Lin Jiwu Zhao +8 位作者 Pu Zhang Shuo Wang Ying Wang Zizhong Zhang Na Wen Zhengxin Ding Rusheng Yuan Xuxu Wang Jinlin Long 《Carbon Energy》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第1期255-266,共12页
Efficient photocatalytic reduction of CO_(2) to high-calorific-value CH4,an ideal target product,is a blueprint for C_(1)industry relevance and carbon neutrality,but it also faces great challenges.Herein,we demonstrat... Efficient photocatalytic reduction of CO_(2) to high-calorific-value CH4,an ideal target product,is a blueprint for C_(1)industry relevance and carbon neutrality,but it also faces great challenges.Herein,we demonstrate unprecedented hybrid SiC photocatalysts modified by Fe-based cocatalyst,which are prepared via a facile impregnation-reduction method,featuring an optimized local electronic structure.It exhibits a superior photocatalytic carbon-based products yield of 30.0μmol g^(−1) h^(−1) and achieves a record CH_(4) selectivity of up to 94.3%,which highlights the effectiveness of electron-rich Fe cocatalyst for boosting photocatalytic performance and selectivity.Specifically,the synergistic effects of directional migration of photogenerated electrons and strongπ-back bonding on low-valence Fe effectively strengthen the adsorption and activation of reactants and intermediates in the CO_(2)→CH_(4) pathway.This study inspires an effective strategy for enhancing the multielectron reduction capacity of semiconductor photocatalysts with low-cost Fe instead of noble metals as cocatalysts. 展开更多
关键词 artificial synthesis of ch_(4) electronic structure optimization Fe species cocatalyst photocatalytic co_(2) reduction SiC
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弱极性超微孔Sc/In-CPM-66A用于CH_(4)/N_(2)吸附分离性能
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作者 唐宇昊 张迎迎 +4 位作者 赵智伟 鲁梦悦 张飞飞 王小青 杨江峰 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期3210-3220,共11页
低浓度煤层气的提质利用对缓解国内天然气不足的现状具有重要意义,然而煤层气中存在的氮气杂质限制了该类资源的进一步应用,进行低浓度煤层气中CH_(4)/N_(2)混合物的分离至关重要。制备了两种具有弱极性超微孔的金属有机框架材料Sc-CPM-... 低浓度煤层气的提质利用对缓解国内天然气不足的现状具有重要意义,然而煤层气中存在的氮气杂质限制了该类资源的进一步应用,进行低浓度煤层气中CH_(4)/N_(2)混合物的分离至关重要。制备了两种具有弱极性超微孔的金属有机框架材料Sc-CPM-66A和In-CPM-66A,研究材料从CH_(4)/N_(2)混合物中富集CH_(4)的性能,利用PXRD、77 K N_(2)吸附、TGA和FTIR光谱对材料的结构进行了表征。IAST选择性计算表明,In-CPM-66A和Sc-CPM-66A的CH_(4)/N_(2)选择性达到6.0。受益于材料表面存在的大量的甲基基团,两种材料对CH_(4)的吸附热低于被报道的大部分材料,材料与甲烷分子之间弱的相互作用有利于吸附剂的脱附再生。穿透实验进一步表明,CPM-66A可以实现动态条件下CH_(4)/N_(2)混合物的分离,循环穿透实验显示该类材料具有良好的可重复性。 展开更多
关键词 天然气 ch_(4)/N_(2) 弱极性 CPM-66A 选择性 吸附
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