作为特殊的储物材料的共价有机框架.
Sang Soo Han1, Hiroyasu Furukawa, Omar M Yaghi
1Materials and Process Simulation Center (139-74), California Institute of Technology, Pasadena, California 91125, USA.
共价有机框架 (COFs) 显示出存储的巨大潜力. 新的模拟预测COF-105和COF-108在冷温度下提供优越的可逆H2吸收.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 计算化学计算化学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 储存对于清洁能源应用至关重要.
- 聚合有机框架 (COF) 是气体存储的有希望的多孔材料.
- 优化COF结构以有效吸收气是一个持续的研究挑战.
研究的目的:
- 研究六种共价有机框架 (COF) 的 (H2) 吸收特性.
- 为了识别具有高重度和体积H2储存能力的COF材料.
- 根据现有的实验数据验证计算预测.
主要方法:
- 采用了基于第一原则的大法典蒙特卡洛 (GCMC) 模拟.
- 为六种不同的COF结构计算了H2吸附异温.
- 模拟结果与COF-5的实验数据进行了比较.
主要成果:
- 对COF-5的模拟H2吸收与实验值非常相匹配 (3.3比3.4重量%在50巴,77K).
- COF-105和COF-108显示出异常可逆的过量H2吸收 (在77K时为10.0重量%).
- COF-108的H2总吸收率为18.9%的重量%,而COF-102的体积吸收率最高 (40.4g/L在77K).
结论:
- 在实际的储应用中,COF材料非常有前途.
- COF-105和COF-108代表了高效的H2储存在77K的领先候选人.
- 计算模拟提供了一种可靠的方法来预测储存中的COF性能.
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