锆基金属-有机骨架材料分离放射性气体Rn的计算筛选研究

存在于建筑材料中的氡(Rn)已成为污染室内空气的一种重要放射性气体,对人体的健康可造成严重的危害,因此开发对其具有高效分离性能的新型多孔材料具有重要的意义。基于巨正则系综的Monte Carlo模拟方法,系统地研究了163种锆基金属-有机骨架材料(Zr-MOF)在常温常压下对Rn/N_(2)和Rn/O_(2)混合气体的吸附分离性能。研究结果表明材料的孔径在5.6~8A(1A=0.1 nm)、可接触比表面积在140~870 m^(2)/g范围内,材料对Rn的分离效果最佳,并发现在材料骨架上引入强极性功能基团如羧基(—COOH)和硫磺基(—SO3H)等,有利于强化材料对Rn的分离性能。研究结果可为今后理性设计与可控合成相关高性能MOF分离材料提供理论参考。