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作者：范晶;张云志;周金鑫;马龙;潘宇廷;宋粉红;
单位：东北电力大学能源与动力工程学院;东北电力大学机械工程学院;
摘要：针对传统碳纳米管(CNT)因强空间约束导致CO_2渗透受限，而碳纳米锥(CNC)虽扩展了传输空间但选择性不足的问题，创新设计了CNT与CNC复合的漏斗型纳米通道。采用分子动力学模拟系统揭示了漏斗型纳米通道对H_2/CO_2混合气体的分离机制；通过对比渗透分子数和选择性，选取渗透性能优异的漏斗型纳米通道；采用浓度分布和轨迹分析等方法，探究了纳米通道内的气体渗透机理。研究结果表明：几何约束与分子动力学竞争共同决定了分离性能；锥角的减小增强了CO_2的筛分效应，当锥角为19.5°时，CO_2渗透量增加，H_2空间位阻效应增强，使得H_2/CO_2混合气体分离比达到40;CNC段的富集吸附位点可增强CO_2的捕获能力，并结合浓度梯度完成高效表面扩散，CNT段则通过有序孔道优化动态轨迹，形成先吸附后扩散的定向传输路径，H_2因弱吸附和直接传输受阻，在空间中呈现弥散分布状态。该研究可为进一步开发用于气体分离的新型纳米通道提供理论参考。
关键词：漏斗型纳米通道;;分子动力学模拟;;气体分离;;碳纳米管;;选择性
基金资助：国家自然科学基金资助项目(52206220);; 吉林省教育厅科学研究资助项目(JJKH20250129KJ)
