在多孔碳中Kr吸附:温度依赖的实验和计算研究†

科学领域:

• 物理化学 物理化学
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 计算化学计算化学

背景情况:

• 了解气体吸附在多孔材料上的理解对于诸如气体储存和分离等应用至关重要.
• 吸附能量的温度依赖性影响这些过程的效率和选择性.
• 活性炭是一种广泛使用的吸附剂,具有复杂的孔隙结构.

研究的目的:

• 为了研究pton吸附能量的温度依赖活性炭.
• 阐明孔隙宽度和热效应对吸附能量的作用.
• 将实验测量与模拟结果进行比较.

主要方法:

• 在250至330K的活性炭上测量了pton 的吸附同热度.
• 使用亨利定律对等热的分析,以确定吸附能.
• 使用石墨平面对孔宽度进行计算建模.
• 使用随机温度依赖有效电位 (sTDEP) 方法计算吸附剂的振动动态.
• 密度函数理论 (DFT) 具有多体分散 (MBD) 的能量学.

主要成果:

• 在250和330K之间,吸附能量减弱了10%以上.
• 碳原子的热位移对吸附能量的影响微不足道.
• 孔宽度显著影响了表面动态和吸附原子能.
• 孔隙宽度分布中的位点占用率的博尔兹曼分布导致在更高温度下平均吸附能量的大幅减弱.

结论:

• 孔径宽度是影响子吸附对活性炭的温度依赖的一个主要因素.
• 热平均效应,特别是在孔径宽度分布的材料中,在高温下显著降低吸附能量.
• 这些发现提供了通过控制孔隙结构和工作温度来优化吸附过程的见解.