刘晓强
- 作品数：2 被引量：14H指数：1
- 供职机构：四川大学化学工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：理学矿业工程更多>>
- 煤层气在含Al,Si,P和S煤结构模型上吸附的密度泛函理论研究
- 2015年
- Al,Si,P和S掺杂石墨烯(X-Graphene,X-Gr,X=Al,Si,P和S)可用来代表具有结构异性的煤结构模型.通过自旋极化的密度泛函理论(DFT)方法,研究了煤层气(Coalbed methane,CBM,主要成分为CH4,CO2和H2O)在煤结构模型X-Gr上的吸附,并讨论了相应的吸附能、吸附平衡距离、Mulliken电荷转移、电荷密度差分图和态密度.结果表明,含Al和Si的煤结构模型对CBM的吸附较强,而CBM在P和S煤结构模型的吸附为弱的物理吸附.CBM在X-Gr煤结构模型上的吸附作用随着掺杂元素非金属性的增强而减弱,即Al-Gr>Si-Gr>P-Gr>S-Gr.煤层气中CO2和H2O吸附在煤炭表面的能力强于CH4,可以通过注入CO2和H2O到煤层中促进CH4的开采.此外,含Al和Si煤结构与煤层气之间较强的相互作用表明其可以作为CH4,CO2和H2O的气体传感器.
- 何旭刘晓强何冰王晗光刘旭东田之悦储伟薛英
- 关键词：煤层气密度泛函理论
- CH_4,CO_2和H_2O在非金属原子修饰石墨烯表面的吸附被引量：14
- 2014年
- 煤层气(矿井瓦斯)是一种有望替代传统化石燃料,如煤、石油和天然气的非常规气体.作为可得的清洁能源,它的利用被认为是节能和经济的选择.在本工作中,非金属原子X(X=H,O,N,S,P,Si,F,Cl)修饰的石墨烯(Gr)被用来代表具有结构异性的煤表面模型.通过密度泛函理论系统地研究了煤层气组分Y(Y=CH4,CO2,H2O)在非金属原子修饰石墨烯上的吸附作用.结果表明Y在非金属原子修饰石墨烯上的吸附均为物理吸附.态密度和差分电荷密度共同表明了这种弱的相互作用.其中,H和Cl对CH4的作用较大;N、O、F、Cl对CO2的作用较强;N,Cl对H2O的影响不容忽视.总的来说,吸附能大小依次为:H2O>CO2>CH4.因此,在CH4富集的煤层里注入H2O或CO2可以与CH4形成竞争吸附,进而提高煤层气采收率.本工作提供了在分子水平下煤层气与非金属原子修饰石墨烯之间的相互作用的详情,并为煤层瓦斯的开采与分离提供了有用的信息.
- 刘晓强田之悦储伟薛英
- 关键词：密度泛函理论
