Li吸附对石墨烯、BC_3、C_3N电学性质影响的第一性原理研究

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,对Li在未掺杂和B(N)掺杂浓度为25%(原子分数)的石墨烯表面最稳定位置的吸附进行了结构优化,计算了本征石墨烯及B(N)掺杂石墨烯吸附Li前后的能带结构、态密度、电荷转移、差分电荷密度和结合能。计算结果表明,B掺杂浓度为25%(原子分数)时可显著提高石墨烯的Li吸附能,N掺杂浓度为25%(原子分数)时减弱了石墨烯的Li吸附能。吸附Li后的石墨烯、BC3和C3N体系均显示出金属性。

变温变压对LI吸附-流动方程的影响

LI吸附-流动方程可准确地度量压力和温度对煤的吸附能力的影响。在恒压条件下,LI吸附-流动方程求温度偏导(V/T)_p小于零,即温度变化对煤的吸附能力起着明显影响,随着温度的增减可使煤的吸附能力降低或增高。在恒温条件下,LI吸附-流动方程求压力偏导(V/p)_T大于零,即压力变化对煤的吸附能力同样也起着影响,随着吸附压力的增减可使煤的吸附能力增加或降低。将LI吸附-流动方程进行全微分,即变温变压的综合作用下导致吸附温度、吸附压力对煤的吸附能力的共同影响。最后采用了煤在温度和压力综合影响下的吸附性能及气含量预测数据进行验证。

Li吸附对石墨烯、BC_7、C_7N电学性质影响的第一性原理研究

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,对Li在本征石墨烯、BC7和C7N表面最稳定位置的吸附进行了结构优化,计算了本征石墨烯、BC7和C7N吸附Li前后的能带结构,态密度,电荷转移,差分电荷密度和结合能。结果表明,B掺杂浓度为12.5%(原子分数)时可显著提高石墨烯的Li吸附能,N掺杂浓度为12.5%(原子分数)时减弱了石墨烯的Li吸附能。吸附Li后的graphene-Li、BC7-Li和C7N-Li体系均显示出金属性,且Li与石墨烯、BC7和C7N体系间存在离子键和共价键的混合。

LI吸附-流动方程对二元混合气体在煤储层温度与压力影响下吸附的表征

用LI吸附-流动方程对唐书恒教授"二元混合气体等温吸附实验结果与扩展Langmuir方程预测值的比较"中的数据重新进行计算,定义了总物料衡算和甲烷物料衡算,根据等温条件下纯气体和二元混合气体的吸附实验数据计算的理论总吸附量与实测总吸附量较为吻合,相对误差绝对值在2.48%~12.15%之间,二元混合气体(甲烷与氮气)在吸附相中甲烷的摩尔分数xA在测定压力范围内变化量很小,并与混合气体进入吸附釜中甲烷的摩尔分数x_M很接近。

Freundlich等温吸附方程中参数β在LI吸附-流动曲面方程的应用

用LI吸附-流动曲面方程可以定量衡量温度和压力对煤层气在煤层中的吸附和流动的共同影响。LI吸附-流动方程形式简单,计算方便,并可将结果作成三维视图。Freundlich等温吸附方程处理吸附数据,每个测试温度就会有一个参数β。而LI吸附-流动方程是用于回归所有测定温度、压力和被测吸附介质的性能对煤层气吸附的影响。所以一个煤样,只有一个参数β。对于本文所选择的数据,同样以Langmuir方程计算的吸附"兰氏计算值"为基准,吸附"李氏计算值"的相对误差是相当于吸附"弗氏计算值"的相对误差。

LI吸附-流动方程对变温变压下煤层气吸附-解吸的表征

用LI吸附-流动方程对马东民等发表在2012年英文版《煤炭学报》的文章中的吸附-解吸数据进行了计算与回归分析,分别得到了LI吸附-解吸方程的4个常量A、B、Δ和β,计算了变温变压下煤层气吸附-解吸量并用三维视图表征。通过对马东民吸附-解吸数据的处理,证实了理论计算临界解吸压力与实际排采压力不一致,即实际产气压力比计算的理论值高或实际产气压力比计算的理论值低。为定量描述这一现象,定义了一个特殊的比值,吸附量与解吸量之比,该值小于1,气井的操作处于过饱和区;该值大于1,气井的操作处于欠饱和区。

基于LI吸附-流动方程对页岩变温变压吸附的表征

LI吸附-流动方程可以用做定量衡量温度和压力对页岩(煤岩)吸附的影响,并且形式简单,计算方便,还可将结果制成温度-压力-吸附量三维视图。用LI吸附-流动方程对赵天逸等测定的页岩以及煤岩在变温变压条件下的吸附数据和杨峰等测定的页岩在变温变压下的吸附数据进行了分析,分析结果显示:随着吸附温度的增加,页岩的吸附能力随之降低,随着吸附压力的增加,页岩的吸附能力随之增加;当在相同压力或相同温度条件下变化时,不同试样的吸附变化量不同;在同一温度和压力下,煤岩的吸附量要远大于页岩的吸附量。同时,还可用LI吸附-流动方程处理页岩气吸附实验数据造成的相对平均误差。

Li吸附对石墨烯、BC5、C5N电学性质影响的第一性原理研究（英文）

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,对Li在本征石墨烯和BC5,C5N表面最稳定位置的吸附进行了结构优化,计算了本征石墨烯及BC5,C5N吸附Li前后的能带结构,态密度,电荷转移,差分电荷密度和结合能。计算结果表明,B掺杂浓度为16.67%(原子分数)时可显著提高石墨烯的Li吸附能,N掺杂浓度为16.67%(原子分数)时减弱了石墨烯的Li吸附能。吸附Li后的graphene-Li、BC5-Li和C5N-Li体系均显示出金属性,且Li与石墨烯、BC5和C5N体系间存在离子键和共价键的混合。

LI吸附-流动方程在等温条件下的应用

原本包含温度、压力和吸附介质性能为自变量的LI吸附-流动方程可以变形处理在等温条件下压力对吸附的影响。根据杨峰等的四川盆地下古生界下寒武统牛蹄塘组黑色页岩的页岩气吸附实验数据,产生"兰氏计算值"、"弗氏计算值"、和"李氏计算值"。对于本文所选择的数据,都以"兰氏计算值"为基准,以"弗氏计算值"产生的相对平均误差大于"李氏计算值"产生的相对平均误差。将这三种计算值画在同一图中,相对平均误差小的"李氏计算值"与基准线"兰氏计算值"更为重合。

响应面法优化Li_2O-CaO吸附剂吸附CO_2的工艺条件

采用机械混合法制备了Li2O-CaO吸附剂,并利用响应面法中的Box-Behnken设计对影响Li2O-CaO吸附剂静吸附容量的3个主要因素(吸附温度、空速、吸附剂粒径)进行优化,建立静吸附容量的二次多项回归模型方程,并对回归模型进行可信度及方差分析。实验结果表明,当吸附温度为611℃,空速为6.7min-1,吸附剂粒径为60目～80目时Li2O-CaO吸附剂的静吸附容量最大,最大静吸附容量的预测值为17.744mol/kg,与实测平均值17.526mol/kg基本相同。优化模型有效可靠。

Li在石墨烯表面吸附与迁移的第一性原理研究

本工作研究了Li在石墨烯表面的吸附和迁移行为。基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,计算了Li在本征石墨烯表面的吸附特性和迁移行为以及石墨烯吸附Li前后的能带结构、态密度、电荷转移、差分电荷密度。Li在4×4石墨烯表面的扩散能垒为0.336 eV,其在C 6环芯位的吸附能为1.569 eV,电荷转移量为0.8707e,Li原子的2p轨道和C原子的2p轨道出现杂化。Li主要通过跨越C-C键桥位而在相邻C6环芯位间实现平行于石墨烯表面的连续扩散,Li原子在石墨烯表面的最稳定吸附位为C6环芯位,吸附Li后的石墨烯+Li体系显示出金属性,且Li与石墨烯间同时存在离子键和共价键。

锑烯吸附金属Li原子的密度泛函研究

锑烯(antimonene)是继石墨烯和磷烯之后出现的新型二维材料,在锂离子电池等领域受到关注.本文基于第一性原理的密度泛函理论,计算研究了锑烯对Li原子的吸附特性,包括Li原子的最稳定吸附构型、吸附密度以及吸附Li原子的扩散路径.结果表明:Li原子最稳定的吸附位置位于谷位,即底层Sb原子之上、顶层三个Sb原子中心位置,吸附能为1.69 eV,吸附距离为2.81?;能带计算发现,锑烯为带隙宽度1.08 eV的间接带隙半导体,吸附Li原子后费米能级上升进入导带,呈现出金属性;原子分波态密度分析发现, Sb原子的p电子态和Li原子的p和s电子态形成明显的共振交叠,表现出杂化成键的特征;随着吸附Li原子数量增加,锑烯晶格结构和电子结构发生较大变化.通过微动弹性带方法计算发现, Li原子在锑烯表面的扩散势垒为0.07 eV,较小的势垒高度有利于快速充放电过程.

变温变压下煤吸附实测值与理论值的误差分析

用文献中的兰氏体积和兰氏方程参数计算出在实测温度和实测压力下的吸附体积作为"兰氏计算值";用LI吸附-流动方程回归处理实测值,得LI氏吸附特定参数。用LI氏吸附特定参数计算出在实测温度和实测压力下的吸附体积作为"李氏计算值"。分别计算"兰氏计算值"与"实测值"之间的平均相对误差δ_1和"李氏计算值"与"实测值"之间的平均相对误差δ_2。比较结果显示用LI吸附-流动方程能更简单精确地描述变温变压下煤吸附实验,因为δ_2<δ1。

无烟煤变温变压吸附实验数据的数学分析

煤炭科学研究总院西安研究院报道的无烟煤变温变压吸附实验有测试点少(12点)、涉及温度(18~72℃)及压力(1~19MPa)范围宽、更符合煤层气排采的实际情况的优点可以在煤层气或页岩气吸附-解吸研究中应用。LI吸附-流动方程既可以处理变温变压吸附实验数据,也可以处理系列等温吸附实验数据,并可以将处理结果可视化。LI吸附-流动方程的偏导数、偏微分和全微分可以解释并计算变温变压吸附实验现象和吸附量极大值。

气井全煤层吸附曲线的绘制

考虑到测量煤层等温吸附曲线所伴生的煤储层含气量测量误差以及储层混合排采的影响,提出"气井全煤层吸附曲线"的计算、绘制方法,即根据煤层的镜质组最大反射率计算LI吸附流动方程中的相应参数,根据煤层的埋深确定储层温度和煤层吸附压力上限,计算低于吸附压力上限时各煤层在不同压力下的吸附量,将所有煤层在相同压力下的吸附量加和得气井全煤层吸附曲线。

煤等温吸附兰氏常数实测值与计算值的比较研究

用数学模型法(半理论半经验法)提出求煤等温吸附兰氏常数计算值的方法。以宁夏吴忠韦一矿地质勘探报告中所列的23个煤等温吸附常数实测值与计算值进行比较,计算的煤储层的吸附特征(兰氏体积与兰氏压力)与实测值吻合度很好。对于Langmuir体积而言,实测值与计算值的误差是0%~43%,平均误差为12.7%。

煤在压力和温度共同影响下的吸附曲面表征

用LI吸附-流动方程定量表征煤在压力和温度共同影响下的吸附曲面,并用张天军等发表在《煤炭学报》上＂温度对煤吸附性能的影响＂文章中的兰氏体积和兰氏方程参数加以验证;用文献中的兰氏体积和兰氏方程参数计算出在不同实测温度（20℃~50℃）和不同压力下的吸附体积的＂兰氏计算值＂作为基准,与根据LI吸附-流动方程计算出的吸附体积作为＂李氏计算值＂进行比较,计算两者之间的平均相对误差。比较结果显示：在所有考虑温度（20℃~50℃）和压力下,＂李氏计算值＂与＂兰氏计算值＂吻合很好。根据LI吸附-流动方程做出的三维视图直观地表征了温度和压力对煤层气吸附量的影响。

变温变压条件下不同深度煤层气吸附行为研究

LI吸附-流动方程能定量地计算温度、压力和煤层的性能等吸附条件对煤层气在煤表面的吸附和孔内流动时的综合影响,并可用于处理多个煤样在30℃~100℃、0.1 MPa^32 MPa的吸附数据。根据相对平均误差的大小建议将煤层埋深以及相对应的温度压力分成浅部、中部和深部。随着温度、压力和埋深的增加,即从浅部往深部变化,对于所讨论的煤样Δ值有高值,吸附量系数B相应有低值,而Freundlich吸附等温线方程中的常数β却相应减少。

变温变压下煤岩甲烷吸附变化量的研究——以陕西韩城下峪口煤为例

根据下峪口3号煤的系列等温兰氏体积和兰氏压力,用LI温-压-吸附方程回归计算其相关参数。所得LI温-压-吸附方程可以显示并定量计算得到下峪口3号煤的吸附能力在温度和压力的综合影响下如何变化,结果为其随温度升高而降低,随压力增大而增加。定量计算结果证实,在温度和压力的双重作用下,煤的吸附量有极大值。

变温变压下页岩与煤岩吸附量变化的比较研究——以ALUM页岩与崔家沟7号煤为例

根据ALUM页岩与崔家沟7号煤的兰氏体积和兰氏压力,回归计算LI温-压-吸附方程的参数。所得LI温-压-吸附方程可以显示并定量地计算ALUM页岩在温度和压力的综合影响下如何变化。ALUM页岩与崔家沟7号煤一样,温度增加其吸附能力降低、压力增加其吸附能力增大。在温度和压力的双重作用下,ALUM页岩与崔家沟7号煤的吸附量都会有极大值。