伦纳德-琼斯势驱动孔隙网络中气体解吸与组分分馏的机制研究：来自沥青岩实验的启示

这篇研究通过N2/CO2低压等温线、透射电镜(TEM)等技术，揭示了沥青岩中作为解吸通道的微孔与富含气体的介孔之间的桥接网络，首次阐明了伦纳德-琼斯势(Lennard-Jones potential)对多组分气体解吸分馏的调控机制，为理解烃类材料中纳米级气体行为提供了新范式。

　　

亮点

本研究通过揭示沥青岩中迷宫般的孔隙网络结构，首次将伦纳德-琼斯势参数与气体解吸动力学直接关联，为理解烃类材料中纳米尺度气体行为提供了全新视角。

材料与方法

采用土耳其??rnak-ü?karde?ler沥青岩脉的岩心样本，该脉与同区域?amurlu-28等油井具有相似地球化学特征，证实其石油来源属性。通过低温N₂/CO₂吸附实验获取孔隙参数，结合透射电镜(TEM)直接观测纳米级孔道结构，并与前期已发表的气体成分数据(Soylu & Fi?ne, 2025)进行关联分析。

结果与讨论

• 沥青岩展现出独特的均质特性：BET比表面积(介孔主导)介于3.5-8.2 m²/g，而D-R比表面积(微孔主导)高达152-189 m²/g，形成"微孔桥梁连接介孔"的拓扑结构

• TEM图像显示有机自由基在孔表面呈现类似煤岩的芳香簇结构，但缺乏典型煤的割理系统

• 气体解吸顺序H₂>N₂>CH₄>CO₂与伦纳德-琼斯势能阱深度呈负相关，证实范德华力(van der Waals)是分馏效应的关键驱动力

• 微孔通道的尺寸效应使C₂H₆等较大分子遭遇更强的势能壁垒，形成"分子筛"式选择性解吸

结论

研究不仅揭示了沥青岩作为第三类烃源的独特孔隙架构，更通过量化伦纳德-琼斯势参数与解吸动力学的关联，为非常规天然气开采和碳封存材料设计提供了分子级调控思路。