【摘 要】
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为明确构造煤微观结构部分组成因素对CO2和CH4竞争吸附能力的影响机制,基于巨正则蒙特卡洛、分子动力学方法和密度泛函理论,探讨了芳香单元延展度（La）、芳香单元堆砌层数（N）、狭缝孔径（d）、表面缺陷（V）及含氧官能团（M）对CO2和CH4吸附能力的影响。结果表明:CO2和CH4吸附量及平均等量吸附热随La和d的增加而增大,随N的增加而减小;构造煤中V和M的存在会降低CO2和CH4的吸附量和平均等
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（11802231,51974239）； 中国博士后特别资助项目（2019T120928）； 陕西省博士后科研项目（2018BSHEDZZ54）；
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为明确构造煤微观结构部分组成因素对CO2和CH4竞争吸附能力的影响机制,基于巨正则蒙特卡洛、分子动力学方法和密度泛函理论,探讨了芳香单元延展度（La）、芳香单元堆砌层数（N）、狭缝孔径（d）、表面缺陷（V）及含氧官能团（M）对CO2和CH4吸附能力的影响。结果表明:CO2和CH4吸附量及平均等量吸附热随La和d的增加而增大,随N的增加而减小;构造煤中V和M的存在会降低CO2和CH4的吸附量和平均等量吸附热;CO2和CH4在次生缺陷表面煤上的吸附强于其在单缺陷表面煤上的吸附;羧基最不利于CO2在煤表面的吸附,羟基最不利于CH4在煤表面的吸附;CO2/CH4的选择性系数始终大于1,狭缝孔径越小,CO2竞争吸附优势越显著;煤表面吸附CO2和CH4后,费米能级处CO2的电子态密度峰值大于CH4的电子态密度峰值,说明CO2在与CH4竞争吸附过程中处于优势地位。研究从微观角度揭示了CO2和CH4在不同构造煤结构中的竞争吸附机理,其结论可为煤层气高效开采提供一定的理论依据。
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