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Theoretical Study of Methane Storage in Cu24(m-BDC)24
The Journal of Physical Chemistry A ( IF 2.7 ) Pub Date : 2019-07-10 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.jpca.9b04013 Michael L. McKee 1
The Journal of Physical Chemistry A ( IF 2.7 ) Pub Date : 2019-07-10 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.jpca.9b04013 Michael L. McKee 1
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Calculations on the Cu24(m-BDC)24 (m-BDC = 1,3-benzenedicarboxylate) polyoxometalate (POM) cage with 0, 12, 24, and 40 methane molecules inside were made using the M06 exchange/correlation functional. During filling of the cage with 40 CH4 molecules, the 12 strongest binding CH4 molecules are those to the coordination unsaturated sites (CUS) to the inwardly directed Cu(+2) centers via agostic interactions. The next 12 CH4 molecules are less tightly bound followed by the next 16 CH4 molecules with average binding energies of 8.27, 7.88, and 7.36 kcal/mol per CH4, respectively. A section of the Cu24(m-BDC)24 cage was taken with the formula Cu4(m-BDC)(BC)6 (BC = benezenecarboxylate) in order to estimate zero-point, thermal, and entropy corrections of the larger cage. Estimating free energies at 1 bar, the Cu24(m-BDC)24 POM is predicted to lose 16, 12, and 12 CH4 molecules at 67, 123, and 171 °C, respectively. The 40CH4@Cu24(m-BDC)24 cage, which is isostructural to the main cavity of HKUST-1 with 40 CH4 molecules inside, is predicted to have a loading of 224 cm3(STP) cm–3 at 1 bar.
中文翻译：
Cu 24（m -BDC）24中甲烷存储的理论研究
使用M06交换/相关函数对内部具有0、12、24和40个甲烷分子的Cu 24（m -BDC）24（m -BDC = 1,3-苯二甲酸酯）多金属氧酸盐（POM）笼进行了计算。在用40个CH 4分子填充笼子的过程中，12个最强结合的CH 4分子是那些与配位不饱和位点（CUS）结合的分子，它们通过向来相互作用的方式向内指向Cu（+2）中心。在接下来的12个CH 4分子更少紧密结合，随后在接下来的16 CH 4层每CH千卡/摩尔的分子具有的8.27，7.88，和7.36的平均结合能4，分别。一段铜24（m -BDC）24笼采用分子式Cu 4（m -BDC）（BC）6（BC =苯甲酸酯）来估计较大笼的零点校正，热校正和熵校正。估计在1 bar时的自由能，预测Cu 24（m -BDC）24 POM在67、123和171°C时分别损失16、12和12 CH 4分子。40CH 4 @Cu 24（m -BDC）24笼，与具有40 CH 4的HKUST-1主腔同构预计内部分子在1 bar下的载荷为224 cm 3（STP）cm -3。
更新日期：2019-07-10
中文翻译：
Cu 24（m -BDC）24中甲烷存储的理论研究
使用M06交换/相关函数对内部具有0、12、24和40个甲烷分子的Cu 24（m -BDC）24（m -BDC = 1,3-苯二甲酸酯）多金属氧酸盐（POM）笼进行了计算。在用40个CH 4分子填充笼子的过程中，12个最强结合的CH 4分子是那些与配位不饱和位点（CUS）结合的分子，它们通过向来相互作用的方式向内指向Cu（+2）中心。在接下来的12个CH 4分子更少紧密结合，随后在接下来的16 CH 4层每CH千卡/摩尔的分子具有的8.27，7.88，和7.36的平均结合能4，分别。一段铜24（m -BDC）24笼采用分子式Cu 4（m -BDC）（BC）6（BC =苯甲酸酯）来估计较大笼的零点校正，热校正和熵校正。估计在1 bar时的自由能，预测Cu 24（m -BDC）24 POM在67、123和171°C时分别损失16、12和12 CH 4分子。40CH 4 @Cu 24（m -BDC）24笼，与具有40 CH 4的HKUST-1主腔同构预计内部分子在1 bar下的载荷为224 cm 3（STP）cm -3。
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