CO_2在金属有机骨架材料M-MOF-74的吸附机理

金属有机骨架化合物(MOF)是一种新型的温室气体CO2吸附材料.采用密度泛函理论研究了4种金属有机骨架材料(M-MOF-74,M为Mg、Zn、Co、Ni)对CO2的吸附机理,以及N2、H2O对CO2选择性吸附的影响.结果表明,CO2主要吸附在金属位上,其吸附作用主要来自于CO2与金属位之间的范德华力和静电力.吸附后的稳定结构显示CO2分子的键角均有变化,并与金属原子形成有一定角度的M2+…OCO配合物.4种材料中Mg-MOF-74对CO2的吸附最强,吸附能为-44.38,kJ/mol,其他3种材料吸附CO2的顺序为Zn-MOF-74>Co-MOF-74≈Ni-MOF-74.N2分子在4种材料上的吸附都很弱,吸附能全部低于-20,kJ/mol,有利于CO2的选择性吸附.N2分子与金属原子形成线性M2+…NN结构.H2O分子通过氧原子与金属位之间发生静电作用,会对CO2的吸附造成一定的影响.

M-MOF-74在气体吸附分离中的应用

M-MOF-74拥有高比表面积、高孔容和孔隙率,且拥有高浓度配位不饱金属位以及去除溶剂后骨架结构保持完整等特点,在气体存储和分离领域展示出了良好的应用前景。本文综述了M-MOF-74在气体存储与分离领域中的应用研究现状,并对其今后的研究作了展望。