NaY沸石分子吸附涂层对典型空间污染物的吸附机制研究

在轨高真空环境下,航天器所用非金属材料会释放出碳氢类、硅氧烷等有机分子污染物,沉积在航天器光学系统等敏感表面,影响航天器性能和使用寿命。沸石分子吸附涂层可以实时吸附空间污染物,但对其吸附作用机制还缺乏深入研究。为深入分析空间污染物分子在沸石内部的吸附机制,本工作采用巨正则蒙特卡洛方法模拟计算了NaY沸石对三种典型空间污染物(甲苯(C_(7)H_(8))、邻苯二甲酸二甲酯(C_(10)H_(10)O_(4))和八甲基环四硅氧烷(C_(8)H_(24)O_(4)Si_(4)))的吸附行为(吸附等温线、吸附热曲线和粒子密度分布图)。模拟和实验数据的对比分析验证了计算模型和方法的合理性。在超高真空条件下,NaY沸石对空间污染物表现出较高的吸附量,但其饱和吸附量随着分子尺寸的增加而降低(C_(7)H_(8)>C_(10)H_(10)O_(4)>C_(8)H_(24)O_(4)Si_(4)),其中八甲基环四硅氧烷分子的饱和吸附量仅为8个分子,远低于甲苯的36个分子。污染物分子在沸石内部的密度分布图显示,三种污染物均优先吸附于NaY沸石的“超笼”位点。本研究系统分析了NaY沸石对典型污染物的吸附机制,为高吸附性能的沸石分子筛吸附涂层的研发提供了理论指导。