煤表面含P侧链基团对氧分子的物理吸附机理

应用量子化学密度泛函理论研究了煤表面带有含磷基团侧链与多氧分子物理吸附机理.煤表面中的含P基团与氧分子进行吸附组成的吸附态中,含P侧链中的P37原子和C14的电子向氧分子中的氧原子转移,P原子和C原子失去的电子主要被吸附在煤表面的氧得到,其中O23和O24得到较多电子,其他的氧原子得到的电子较少.由于吸附在煤表面上的氧分子都得到了电子,导致氧分子的O-O键被削弱,键长出现了不同程度的拉长.与自由氧分子相比,吸附在煤表面的氧分子O-O键的伸缩振动频率向低波数位移.计算得到氧分子与煤表面组成的吸附态的吸附能为606.09 kJ/mol,由此可知,煤表面含P侧链易与多个氧分子发生物理吸附.     

表面吸附的微观机理研究进展

介绍了表面吸附的微观机理研究进展 ,着重阐述了表面吸附的微观机理研究的理论基础、现代表面吸附的分析技术、现代理论研究方法 ,并指出了现代表面吸附研究的发展趋势。     

气体与煤表面吸附作用的量子化学研究

选用褐煤、次烟煤、高挥发分烟煤、低挥发分烟煤和无烟煤5种煤表面结构模型,采用量子化学半经验方法INDO,从分子水平描述了CO、O₂、H₂O(g)、CO₂、CH₄和H₂等6种气体在煤表面的吸附作用,计算了气体在煤表面的吸附能、吸附距离、吸附作用键级和净电荷变化等微观参数,用Morse函数拟合了气体与煤表面的结合能曲线,得到了气体吸附作用强弱次序为：CO和O₂最强,H₂O和CO₂次之,CH₄和H₂最弱。     

煤的原子分子结构及吸附甲烷机理研究进展

总结了煤的原子径向分布与微晶结构、稠环芳烃的电子光谱规律与煤的颜色间的关系、煤与CH4分子的相互作用、无烟煤及其炭化样吸附／解吸甲烷的热力学和动力学过程等内容的研究与发展，结果表明：(1)低阶煤的微晶参数d002，Ic和Ia随含碳量呈阶段性变化，其微晶结构特征与纤维素的结构有关，并可用煤化度p定量描述煤化过程中煤的微晶结构变化。(2)煤中存在13个苯环以上稠环芳香结构单元，(3)甲烷分子与煤表面的相互作用各向异性，最大作用势(吸附势)为2．65kJ／mol，旋转势垒为1．34kJ／mol，预计吸附振动光谱的跃迁基频为53cm^-1。(4)煤对甲烷的饱和吸附量几乎不随温度变化，炭化样与活性炭的饱和吸附量则随温度的降低而线性增大；从煤制备的炭化样，以及活性炭的吸附热都接近甲烷液化热，而煤的吸附热则高出近一倍。(5)煤层(粒)吸附解吸甲烷的动力学过程可用通用的一级组合模型和实用的吸附(解吸)扩散控制模型来描述，其三常数动力学公式中的初始吸附(解吸)率Q0／Qmax可作为煤与瓦斯突出预测指标。(6)甲烷在无烟煤中的扩散系统为～10^-10cm^2／s，扩散活化能为14．3kJ／mol；甲烷在煤中的扩散实为通过微孔的流动。     

有机硅表面修饰的磁性复合物对有机染料的吸附机理

以Fe3O4粒子和（CH3O）3Si（CH2）3NH（CH2）2NH（CH2）3Si（OCH3）3为原料制备了有机硅表面修饰的磁性复合物，以有机染料艳蓝FCF（BBF）为模型吸附质研究了磁性粒子的吸附性能，考察了溶液pH值、离子强度、莉始BBF浓度和温度对吸附的影响。所制备的磁性复合物在水溶液中具有絮状形貌，很容易用磁铁把它们从溶液中分离。平衡吸附量随BBF浓度的增加而增加，随离子强度的增加而减小。pH为6．5左右时吸附达到最大值。在50℃以下温度对吸附的影响不明显，吸附等温线可用Froundlich方程来描述。综合分析了吸附机理，氢键、静电作用和疏水作用是主要的吸附机制。在吸附过程中阴离子交换起着重要的作用。     

煤的吸附特征及其应用

详细评述了对甲烷和电子受体物质的吸附特征，并讨论了煤发生吸附后结构和性质的变化 及煤吸附特征在废水处理上的应用。     

煤分子结构对煤层气吸附与扩散行为的影响

对煤的芳香单元延展度、芳香单元堆砌层数以及包括不同缺陷和含氧官能团类型的表面结构对煤层气吸附与扩散的影响进行了研究。采用Monte Carlo模拟方法及分子动力学模拟方法分别得到了煤层气的吸附量与扩散系数,模拟温度为303 K,压力为10 MPa。研究结果表明,单位质量的煤对甲烷的吸附量随着芳香单元堆砌层数的增加而降低,缺陷和含氧官能团的存在不利于甲烷的吸附。甲烷的扩散随着芳香单元延展度的增加呈现出一个N形的复杂变化过程,单缺陷和羰基的存在有利于煤层气的扩散,煤结构中大的裂隙更有利于煤层气的扩散。最后,基于煤层气的微观影响因素和宏观运移行为提出了煤颗粒径向不均质的煤层气扩散微观模型。     

菌丝体表面分子印迹吸附剂的选择性吸附

采用制备得到的菌丝体表面分子印迹吸附剂;系统研究了菌丝体表面分子印迹吸附剂对模板金属离子的吸附选择性。结果表明：与非印迹吸附剂相比;以Ni+为模板制备的菌丝体表面分子印迹吸附剂;对Ni+、Cu+与Cr3+的吸附速率和吸附容量都有较大幅度的提高。对于含有Ni+的金属离子混合溶液;菌丝体表面分子印迹吸附剂对Ni+的吸附容量和选择性都比另一种金属离子（如Cr3+和Cu+）明显提高;与非印迹吸附剂相比;印迹吸附剂对非模板金属离子Cr3+和Cu+的选择性明显降低。     

天然气-水-活性剂混合体系在石英表面吸附微观机理研究

构建了天然气-水-活性剂混合体系与α-石英晶面构成的界面超分子结构模型,采用分子动力学方法研究了温度为350 K和325 K,活性剂为甲醇的情况下,岩石对天然气分子以及水分子的界面吸附行为的影响.研究发现甲醇分子可降低水分子与α-石英表面的结合能从而起到降低水锁的危害,并从分子动力学的角度解释了解除水锁危害的微观机理.     

O2在-CH2-CH2OH基团上的化学吸附

煤炭自燃是煤表面与氧气发生吸附进而发生化学反应的结果,在定义煤表面的基础上,应用量子化学理论和方法,研究煤表面中的-CH2-CH2OH基团对氧分子的化学吸附过程,无论吸附单氧分子或是多氧分子,氧分子的O-O键都被拉长并断裂,氧原子与-CH2-CH2OH基团的C原子或H原子形成了新的化学键.吸附能随着吸附氧分子数的增加而增大,呈二次函数关系.     

煤燃烧中铬与氧的反应机理研究

探索使用了高级量子化学从头计算法来研究来铬与氧的反应机理。分别优化了两个研究反应的反应物，过渡态，中间体和产物的几何构型，并且计算出反应的热效应，熵变，活化能和绝对速率常数，并与文献数据进行了比较，计算结果与文献数据比较吻合，表明量子化学计算是研究铬等痕量元素气相反应机理和计算热力学及动力学参数的一种有效手段。     

煤气化反应中表面化学物种的研究

人们对煤与各种含氧气体(O_2,H_2O CO_2)的气化反应已进行了深入研究,并提出许多反应机理,其中氧转移机理能较满意地解释许多实验结果。因此,对于气化反应中表面化学物种形成、转换的研究引起世界各国学者的高度重视。本文介绍了这方面的研究进展,并提出有待进一步深入研究的问题。     

乙烯的物理吸附机理和化学吸附机理

An ab initio molecular orbital study connected with adsorption experiments was performed to determine the mechanism of physical adsorption and chemical adsorption of C2H4 on metals, and to compare the effects of the two kinds of adsorption. The results indicated that the adsorption styles were determined by whether there were local symmetry-adapted orbitals, whether the energy gap between symmetry-adapted orbitals was small and whether the electron occupancy of the symmetry-adapted orbitals was “occupancy vs. vacancy”. The different valence shells and orbital energies of Ag^ and Na^ resulted in different adsorption styles, chemical adsorption of C2H4 on Ag^ and physical adsorption of C4 H4 on Na respectively.     

活性炭表面改性及吸附极性气体

活性炭的微结构和表面化学特性对其吸附性能产生显著影响。概述了通过调整活性炭孔隙结构。引入化学基团，改变其酸碱度和极性，提高其吸附极性分子能力的方法，介绍了炭表面化学结构，分析了炭微结构，表面基团和吸附质性质对吸附过程的影响。对近年来活性炭表面的改性在吸附SO2和VOCs的实验研究进行了讨论。     

低阶煤在干燥氧气下低温氧化过程的机理研究

采用pulse calorimeter仪器,对低阶煤在干燥氧气下低温氧化过程进行了研究．实验结果表明,低阶煤在干燥氧气下的氧化反应热随着温度的上升而增加,并得到了与Arrhenius公式相同的动力学方程以及反应过程的活化能．提出了干燥氧气下低阶煤低温氧化过程的反应历程为：氧在煤粒表面吸附并生成氧自由基、氧自由基与煤发生氧化反应生成CO2（或CO）、CO2（或CO）由煤粒表面向本体扩散等三步过程．并通过计算和模拟,证明了该反应机理的正确性．     

交变电场作用下煤吸附甲烷特性的研究

对交变电场作用下煤吸附／解吸甲烷特性进行了研究。结果表明：交变电场作用下：各煤样吸附甲烷的量仍很好地遵从Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程,交变电场的作用减弱了煤的吸附能力和解吸能力,并且减缓了含甲烷煤的解吸过程,但对煤的饱和吸附量和最大解吸量影响不大。     

量子化学计算在煤的结构与反应性研究中的应用

概述了在煤的结构与反应性研究中常用的量子化学计算方法的特点和作用,总结了量子化学计算方法在煤的静态微观性质、裂解、液化和气化等研究中的应用.通过对现有相关工作的研究发现：量子化学计算方法作为一种研究手段已经能够满足煤结构与反应性研究的需要;合理地建立和选择能够反映被研究过程特点的煤结构模型是运用量子化学计算方法解决问题的关键;对煤反应性的研究仅从化学键的断裂入手,键的形成尚未涉及;煤的量子化学静态参量的研究尚待深化.