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阐明 CALF-20 中 H2O 和 CO2 的竞争吸附:增强碳捕获金属有机框架的新见解
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2023-10-05 , DOI: 10.1021/acsami.3c11092 Ching-Hwa Ho 1 , Francesco Paesani 1, 2, 3, 4
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2023-10-05 , DOI: 10.1021/acsami.3c11092 Ching-Hwa Ho 1 , Francesco Paesani 1, 2, 3, 4
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鉴于对高效碳捕获解决方案的迫切需求,我们的研究研究了CALF-20(一种高度可扩展且稳定的金属)中水 (H 2 O) 和二氧化碳 (CO 2 ) 的同时吸附与相对湿度的关系——有机框架(MOF)。先进的计算机模拟表明,由于它们与框架的相互作用相似,H 2 O 和 CO 2分子竞争相同的结合位点,占据 CALF-20 孔内相似的空隙区域。这种竞争导致 H 2 O 和 CO 2分子不同的热力学和动力学行为,具体取决于是否存在一种或两种客体物种。值得注意的是,CO 2分子的存在迫使H 2 O分子在较小的区域内形成更多连接的氢键网络,减缓水的重新取向动力学并降低水的熵。相反,水的存在加速了CO 2分子的重新定向,降低了CO 2熵,并且由于更强的水介导的相互作用而增加了CO 2在框架内被吸附的倾向。由于对相同空隙空间的竞争,当存在其他客体物种的分子时, H 2 O和CO 2分子都表现出较慢的扩散。这些发现为增强专为碳捕获应用而设计的 MOF的 H 2 O 和 CO 2差异亲和力提供了有价值的策略和见解。
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更新日期:2023-10-05
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