通过构建多种官能团负载的MCM?41骨架模型，使用GCMC与MD模拟方法计算了水分子在不同亲疏水性质的MCM?41孔内的吸附及扩散性质。结果表明，MCM?41材料的水吸附等温线主要为Ⅱ型；负载到MCM?41孔表面的亲水官能团能够与水分子形成氢键，因此对水分子的相互作用力较疏水官能团高约114.27%；MCM?41孔内水分子的扩散能力与表面官能团的亲水性呈正相关，亲水表面的材料内水分子的扩散系数相较于疏水表面扩散系数高约58.82%；证明了亲水表面的MCM?41材料在含水环境中对孔内水分子的吸附扩散行为具有一定促进作用。

为了在温和条件下提高多孔介质中甲烷的储量，基于吸附⁃水合法研究了MIL⁃101(Cr)中甲烷的储存特性。首先制备了MIL⁃101(Cr)材料，然后对材料进行了表征，最后在271.15 K、0～7.0 MPa及不同含水量下进行了甲烷吸附实验。合成的材料颗粒大小均一，晶粒尺寸为100～150 nm，几乎不含杂质，孔径主要分布在1.7～3.6 nm。吸附实验结果表明，MIL⁃101(Cr)在含水情况下对甲烷的吸附量更高，且随着含水量的增加，甲烷的吸附量增大；多孔介质中水合物成核所需压力比自由体系水合物成核所需压力高，且含水量越大，临界压力越高；实验所用的MOF材料在多次再生后仍具有较好的吸附能力。研究结果对提高天然气的储量具有一定的意义。

研究了M⁃MOF⁃74系列吸附剂在天然气脱CO ₂中的应用，建立了M⁃MOF⁃74系列吸附剂的骨架模型，并利用GCMC方法计算了CO ₂纯组分气体以及CO ₂/CH ₄混合气体在M⁃MOF⁃74系列吸附剂上的吸附。结果表明，M⁃MOF⁃74系列吸附剂对CO2的吸附量从大到小的顺序为Mg⁃MOF⁃74＞Ni⁃MOF⁃74＞Co⁃MOF⁃74＞Fe⁃MOF⁃74＞Cr⁃MOF⁃74＞Mn⁃MOF⁃74；吸附混合气体时，CO ₂吸附量规律与纯CO ₂吸附量一致，CH ₄吸附量从大到小的顺序为Mg⁃MOF⁃74＞Ni⁃MOF⁃74≈Co⁃MOF⁃74≈Fe⁃MOF⁃74≈Cr⁃MOF⁃74≈Mn⁃MOF⁃74；气体在M⁃MOF⁃74系列吸附剂上的等量吸附热的大小规律与吸附量规律相同，说明气体与M⁃MOF⁃74系列吸附剂之间的相互作用是影响吸附量的主要因素。吸附剂对混合气体的选择性从大到小的顺序为Ni⁃MOF⁃74＞Co⁃MOF⁃74＞Fe⁃MOF⁃74＞Mn⁃MOF⁃74＞Cr⁃MOF⁃74＞Mg⁃MOF⁃74。综合比较CO ₂吸附量、再生能耗、选择性系数等参数，Ni⁃MOF⁃74更适合吸附分离天然气中的CO ₂。

受地质灾害、腐蚀缺陷、第三方破坏等因素的影响，油气管道在安全运输方面存在诸多隐患，因此研究埋地天然气管道泄漏扩散规律对泄漏点预测定位、应急预案制定具有重要的现实意义。通过对埋地天然气管道泄漏扩散过程进行数值模拟，分析了泄漏速度、风速以及环境温度对CH4体积分数的影响，总结了扩散规律。研究结果可为埋地天然气管道泄漏点准确定位及应急预案提供理论支撑。