CO2在金属有机骨架材料M-MOF-74的吸附机理

作者：张丙凯; 刘晶^*; 王敏俊; 郑楚光

来源：燃烧科学与技术, 2014, 20(03): 252-256.

DOI：10.11715/rskxjs.R201403044

• 二氧化碳
• 吸附
• 金属有机骨架
• M-MOF-74
• 烟气
• 密度泛函理论

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.

• 单位
  煤燃烧国家重点实验室; 华中科技大学