甲苯分子在铝基金属-有机骨架材料上的吸附特性

摘要：

应用巨正则系综蒙特卡罗模拟（GCMC）方法研究了298K下甲苯在4种铝基金属-有机骨架材料（Al-MOF）上的吸附特征。通过对比模拟与实验结果，发现 Dreiding 力场能够较好地描述甲苯在 Al-MOF 上的吸附行为。由于4种Al-MOF材料均具有丰富的微孔结构，使得其甲苯吸附量（取1.5kPa时吸附量值比较）均高于传统吸附剂的吸附量（一般小于400mg/g），分别为1375mg/g (MIL-101)、866mg/g（CYCU-3）、807mg/g（MOF-519）、504mg/g（CAU-3-BDC）。通过Snapshot图和密度分布曲线分析了甲苯在Al-MOF中的吸附位，结果表明，在低压（低负载量）时，甲苯优先吸附在骨架中的小孔道内，随压力（负载量）的增大，甲苯分子逐渐填充到大孔道。此外，甲苯与有机配体的相互作用强于与金属簇的相互作用，说明有机配体处为优先吸附位。将298K、1.5kPa条件下甲苯吸附量与MOF的物理性质相关联，结果发现甲苯吸附量的大小与吸附剂的比表面积、孔容积成线性正相关，而与骨架密度成反比关系。

关键词：蒙特卡罗模拟、吸附、金属-有机骨架材料、甲苯

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分类号：O647.3(物理化学（理论化学）、化学物理学)

资助基金：国家自然基金面上项目41471258;天津市科技支撑计划美丽天津专项14ZCDGSF00029项目。

在线出版日期：2016-11-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：3707-3713