多孔石墨烯分离CH4/CO2的分子动力学模拟

作者：温伯尧; 孙成珍; 白博峰

来源：Acta Physico - Chimica Sinica, 2015, 31(02): 261-267.

• 多孔石墨烯
• 分离膜
• 分子动力学
• 功能化修饰

采用分子动力学方法模拟CH4/CO2混合气体在多孔石墨烯分离膜中的分离过程,分析了3种纳米孔功能化修饰(N/H修饰、全H修饰和N/―CH3修饰)对分离过程的影响规律.模拟结果表明气体分子会在石墨烯表面形成吸附层,CO2分子的吸附强度高于CH4分子.纳米孔的功能化修饰不仅减小了纳米孔的可渗透面积,还通过影响纳米孔边缘原子的电荷分布提高了气体分子的吸附强度,进而影响了混合气体分子在多孔石墨烯分离膜中的渗透性和选择性.CO2分子在多孔石墨烯中的渗透率能达到106GPU(1 GPU=3.35×10-10mol·s-1·m-2·Pa-1),远远高于传统的聚合物分离膜.研究表明多孔石墨烯分离膜在天然气处理、CO2捕获等工业气体分离过程中具有广泛的应用前景.

• 单位
  西安交通大学; 动力工程多相流国家重点实验室