流體在不同形狀限定空間及CMK材料內吸附及相行為研究.pdf

1、限制空間中的流體分子被限制在幾個分子直徑的納米孔內，表現出不同于主體流體的物理性質。對限制空間內的流體的吸附和相行為對工業(yè)生產和生產工藝的改進有著重要的指導意義。本文的研究內容包括兩個部分：第一部分研究了氮氣、甲烷和氫氣在矩形孔中的吸附及相行為，比較了幾種不同幾何形狀孔材料的吸附及相行為；第二部分研究了氮氣和二氧化碳在有序介孔材料CMK-5中的吸附情況。 本文使用巨正則系綜Monte Carlo方法（GCMC）模擬了77K氮氣在

2、不同尺寸的方孔、矩形孔和圓孔中的吸附等溫線及其相行為，吸附分子與墻分子之間的相互作用使用點對點（site to site）勢能模型來描述。通過比較流體在方孔、矩形孔和圓柱孔中的吸附等溫線和流體分子構形圖，發(fā)現方孔和矩形孔的角對低壓下流體吸附及相行為有一定的影響。同時比較了低溫（77K）和常溫（298K）時，甲烷在不同尺寸下的方孔、矩形孔和圓柱孔中的吸附量，發(fā)現方孔的吸附量略高于其他兩種孔材料。這是因為方孔中存在的角對吸附的影響。對于氫氣

3、，當壓力小于5MPa時，方孔的吸附量最大，而圓柱孔的吸附量遠小于其他兩種孔；壓力為0．36MPa時，尺寸為S=9δf×9σf方孔的吸附量比直徑為D=9σf的圓柱孔高出20%。 CMK-5是一種有序介孔碳材料，具有均勻孔道、排列有序、孔徑可調節(jié)等特性。本文采用IGA-003智能型重力分析儀測量了77K氮氣和77K與常溫298K二氧化碳的吸附等溫線。模擬方面，使用GCMC方法，氮氣和二氧化碳的勢能模型分別采用Lennard-Jon