换一批煤层气在含Al，Si，P和S煤结构模型上吸附的密度泛函理论研究
Coalbed Methane Adsorption on Al-, Si-, P-and S-containing Coal Models Predicted by Density Functional Theory
摘要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H2 O)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 H2 O 吸附在煤炭表面的能力强于CH4,可以通过注入 CO2和H2 O 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H2 O的气体传感器.
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分类号
O641
DOI
10.7503/cjcu20150134
发布时间
2015-10-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
基金项目
国家重点基础研究发展计划（973计划）（2011CB201202）
国家自然科学基金（21173151, J1103315）
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