单层多孔石墨烯膜结构对C_2烃气体分离性能影响分子动力学研究

作者：奚靖宇; 黄凯^*; 练成; 刘洪来

来源：华东理工大学学报, 2023, 1-9.

DOI：10.14135/j.cnki.1006-3080.20230316001

• 单层多孔石墨烯膜
• C_2烃气体
• 分子动力学模拟
• 分离
• 吸附

C2烃是石油化工中重要的中间体。目前常用低温精馏法分离C2烃气体获得聚合级纯度的气体单体，但该过程耗能巨大。通过膜分离技术分离C2烃气体，可极大地减少能耗和降低生产成本。单层多孔石墨烯膜具有良好的气体分离性能，具有分离C2烃气体的潜力，然而相关研究较少。本文利用分子动力学模拟研究了孔径、孔形状、官能团修饰对的纳米多孔石墨烯膜分离C2烃气体的效率和选择性的影响。结果表明孔径为4.39×10-10～4.84×10-10 m的石墨烯膜对乙烷的截留性能较好，乙烯的通过率较高；圆形孔具有较高的气体通过效率而扁平的孔具有较高的气体分离的选择性，孔短径为5.10×10-10 m、孔长径为11.64×10-10 m的石墨烯膜乙烯通量较大，对乙烷的截留性能较好；孔径为5.96×10-10 m且孔口周围带有两个羧基的石墨烯膜对乙烯的截留性能较好，乙炔的通过率较高。所得模拟结果为实际设计高效、高选择性分离C2烃气体的单层多孔石墨烯膜提供理论见解。

• 单位
  华东理工大学