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本文利用量子化学计算方法计算了单个苯环、以及分别添加了羧基、醛基、羟基、甲基和亚甲基后的煤结构单元与甲烷分子的吸附作用能。通过计算，发现煤中含氧官能团会降低煤结构与甲烷的吸附作用，从而降低了煤对甲烷的吸附能力；而煤中脂肪侧链则会增大煤结构与甲烷的吸附作用，从而提高了煤对甲烷的吸附能力。利用煤结构化学、煤吸附理论知识以及本次量子化学计算结果，综合分析了煤吸附甲烷的langmuir体积随煤阶的变化规律，并从微观的角度很好的解释了煤吸附能力（langmuir体积）随煤阶的增加而变化的实验现象。