化学通报

作者：赵明慧,刘忠军,姬 帅,刘 晨,敖庆波

关键词：单壁碳纳米管,吸附,蒙特卡罗,等量吸附热,凝聚相变,

基金：西安石油大学校青年创新团队项目(2019QNKYCXTD12)；陕西省教育厅科学研究计划服务地方专项(20JC028)；陕西省自然科学基金面上项目(2021JM-410)；西安石油大学研究生创新与实践能力培养项目(YCS21113152)资助

碳纳米管及石墨烯具有高比表面积、高化学稳定性以及高耐蚀性等优点，被认为是一种理想的吸附材料。分子模拟技术的发展和应用丰富了人们对吸附机理研究的方式，而简单气体吸附体系的吸附机理研究对吸附理论的发展有着重要的推动作用。本文以单壁碳纳米管-氮气吸附体系为研究对象，首先通过透射扫描电镜和氮气吸/脱附测试对所选用碳纳米管的微观孔形貌及吸/脱附等温线进行了表征，然后根据对应孔径参数采用巨正则蒙特卡罗方法对该体系的吸附过程进行了分子模拟，并系统性研究了碳纳米管孔径和温度对该体系吸附行为的影响。结果显示：单壁碳纳米管孔径越小，吸附能力则越强；孔半径为0.746 nm单壁碳纳米管的吸附体系发生凝聚相变的临界温度为66K。通过对等量吸附热进行计算发现，孔半径0.746 nm、1.15 nm、1.56 nm和1.83 nm的单壁碳纳米管-氮气吸附体系对应的初始固-液等量吸附热分别为10.9 kJ/mol、9.2 kJ/mol、8.6 kJ/mol和8.4 kJ/mol。67.5K时，1.56 nm和1.83 nm吸附体系的等量吸附热有热峰出现。

来源：2022年第7期

《化学通报》期刊编辑部

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