在化金属有机框架的疏水腔中,水集束封闭和甲吸附
Nour Nijem1, Pieremanuele Canepa, Ushasree Kaipa
1Department of Materials Science and Engineering, University of Texas at Dallas, Texas 75080, USA.
Journal of the American Chemical Society
|June 29, 2013
概括
这项研究揭示了水分子在疏水性金属有机框架中形成稳定的集群,由键而不是表面相互作用驱动. 该框架显示高甲吸收,使其对气体储存应用具有前景.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 物理化学 物理化学
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 疏水性多孔材料对于气体吸附和分离至关重要.
- 了解这些材料中的水集群形成是预测它们在潮湿环境中的表现的关键.
- 金属有机框架 (MOF) 为特定应用提供可调节的特性.
研究的目的:
- 在化金属有机框架 (FMOF-1) 中研究水集群形成和甲吸附.
- 确定MOF内的水群的稳定性和结合机制.
- 评估MOF的甲储存能力.
主要方法:
- 在位振动光谱 (红外光谱) 检测低度的水.
- 吸附异热法用于量化气体吸收.
- 第一个原则 DFT 计算 (vdW-DF) 来建模相互作用.
主要成果:
- 水分子在FMOF-1腔中优先形成群,通过键稳定,而不是墙壁相互作用.
- 在低压 (<3 Torr) 时形成Pentameric水,在高压时形成更大的水.
- FMOF-1具有很高的甲吸附能力 (高达133V (STP) /V),其同质吸附热量为~14kJ/mol.
结论:
- 在FMOF-1中,分子间结是影响水稳定的主要因素.
- FMOF-1 表明选择性和高甲吸收超过水蒸气.
- 该材料显示了高效的甲储存和分离应用的潜力.
