太原西山西铭8号煤大分子结构构建及甲烷吸附机理研究-地质工程专业毕业论文

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1、声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，，／独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名．．篁煎．日期：d避蜘望关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位

2、论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签卫上1]；名：导师签名：万方数据太原理工大硕士研究生学位论文太原西山煤田西铭8号煤大分子结构构建及甲烷吸附机理研究摘要随着人类文明的发展煤炭、石油资源的枯竭，能源结构已经从煤石油向天然气转变。我国煤炭资源丰富，探明的煤层气逐年增长。煤层气将成为未来的主要能源。煤层气的生成、储集以及成藏条件与其它天然气有明显的差异。煤层气主要以吸附态赋存于煤层中，所以研究煤与甲烷分子的相互关系，是合理开采煤层气的基础。煤大分子结构具有复杂性和不均一性，煤大分子结构的构建对是研究煤与甲烷分子相互作用的基础。本文利用

3、13C-NMR、FTIR、XPS等物理化学方法，结合工业分析、元素分析，以西山矿区西铭8号煤(XM一8)为例，构建能够反映真实存在形式的煤大分子结构。XM一8模型中，芳香结构单元以菲、葸结构为主，最大环数可达到五个；脂肪结构主要以脂肪侧链的形式存在；氧原子分别以醚键、羟基、和羰基形式存在；氮原子以吡咯和吡啶的形式存在；硫原子以噻吩形式存在。采用MaterialSStudi06．0(MS)中Forcite模块对XM一8结构模型进行能量最小化模拟。结果表明，分子内及分子问芳香层片之间的Ⅱ一Ⅱ相互作用，使其以近似平行的方式排列。在此基础上，根据第一性原理的密度泛函理论，计算并研究了

4、甲烷与XM一8大分子结构的相互作用及最优吸附位置，并与石墨模型进行了比较。结果表明：甲烷分子在煤大分子芳香环结构中2-Bond-UP位置为最优吸附位置，吸附能为-38．37kJ／mol甲烷分子在煤l万方数据太原理工大硕士研究生学位论文大分子杂原子环结构中C-C键或X—c键中间为最优吸附，并且优先吸附在芳香环结构上。径向分布函数表明，煤大分子结构对甲烷的吸附作用是由吸附位置与吸附方向共同决定的，并且甲烷的吸附位点与吸附方向的差异所引起的吸附能变化大于芳香结构单元对其的影响。关键词：西铭8号，吸附，甲烷，分子力学，分子动力学，密度泛函理论万方数据太原理工大硕士研究生学位论文MOL

5、ECULARSTRUCUTREMODELBUILDINGANDSTUDYOFMETHANEADSORPTIONMECHANISMABSTRACTThemacromolecularstructureofcoalshasthecomplexityandheterogeneity．Thefurtherstudyofcoalmacromlecularhasgreatsignificanceforsedimentaryandburialmechanismandenergyefficiencies．Basedonproximateandultimateanalysis，13CCP／MAS

6、NMRdataofXiming一8coal，amacromolecularstructuralmodelwasconstructed．Inthismodel，phenanthrene，anthraceneisthemainaromaticcompound；aliphaticstructureexistsmainlyintheformsofaliphatic．sidechains，cycloalkanesandhydrogenatedaromaticrings．0atomsarepresentascarboxyl，carbonylandhydroxylgroupsandtwoN

7、atomsexistintheformsofpyridineandpyrrole，whiletwoSatomsintheformofthiophenic．Molecularmechanics(MM)andmoleculardynamics(MD)‘‘‘’····J1techniqueswereusedtocarryoutenergyminimizationsimulationsontnlsmodel．Thesimulationresultsindicatethatstabilizationofthema