单壁碳纳米管上毒性苯气体净化的分子模拟

采用巨正则系综蒙特卡罗(gcmc)方法研究了空气中微量苯组分在单臂碳纳米管(swnts)上的吸附净化.模拟表明,具有较大孔径的(20,20)纳米管比较适合吸附纯苯蒸汽,而对于移除空气中的毒性苯物质,苯的吸附选择性分别在(12,12)纳米管及4.0mpa时和(18,18)纳米管及0.1mpa时出现最小值和最大值.为了解释这一异常行为,我们进一步分析了n2-o2-c6h6混合物的局部密度分布、吸附分子构型和概率密度分布,发现(18,18)纳米管内外完全被苯分子占据,而对于(12,12)纳米管,由于存在更强的吸附质-吸附剂相互作用,空气分子更倾向于吸附在管与管之间的间隙.此外,吸附分子的空间有序参数表明大多数苯分子采取“平躺”在纳米管表面的定位,而线性的n2和o2分子则多数平行于孔轴方向.最后研究了温度和苯分子主体相浓度对分离效果的影响.我们发现较大孔中的选择性随着温度的增加比小孔下降更加明显.与此对比,主体相苯浓度对小孔中的选择性起到更加重要的作用.