耐水性化金属有机框架用于CO2从湿烟气中捕获:多级计算选

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.
• 环境科学 环境科学

背景情况:

• 金属有机框架 (MOF) 非常适合捕获二氧化碳,但与烟气中水的存在作斗争.
• 化MOF (FMOF) 具有降低水干扰和在潮湿条件下改善CO2吸附的潜力.

研究的目的:

• 通过计算选大量的FMOF来有效地从湿烟气中捕获二氧化碳.
• 为了确定具有最佳孔状特性,低水亲和力和高二氧化碳选择性的FMOF.
• 评估有希望的FMOF候选人的水稳定性.

主要方法:

• 对5061个FMOF进行了多级计算选.
• 分析水吸附的几何性质和热量,用于初步入围.
• 在60%的相对湿度下进行CO2/N2/H2O混合物吸附的大规律蒙特卡罗模拟.
• 第一个原理分子动力学用于水稳定性评估.

主要成果:

• 19个FMOF被确定为从湿烟气中捕获二氧化碳的最佳候选者.
• 原子的位置,而不是数量,影响二氧化碳吸附.
• 用气装饰的FMOF显示有偏好的选择性二氧化碳吸附.
• 选择的FMOF表现出极好的水稳定性.

结论:

• 本研究为二氧化碳捕获中的FMOF提供了定量结构-性能关系.
• 在潮湿条件下发现了具有高二氧化碳捕获性能的耐水性FMOF.
• 这些发现将指导先进的MOF的开发,以在具有挑战性的环境中有效捕获二氧化碳.