金属有机框架材料中CO₂/N₂吸附与分离的理论研究

翟婉如¹，王佳惠¹，王茂槐¹，杜雪梅¹，魏淑贤²

1. 中国石油大学(华东)材料科学与工程学院2. 中国石油大学(华东)理学院

摘 要：金属有机框架（MOFs）材料在CO₂的捕获与分离方面受到广泛关注。本工作结合分子动力学（MD）和巨正则蒙特卡洛（GCMC）模拟方法探究了一种MOFs材料DUT-49的负性气体吸附过程及结构转变对CO₂/N₂吸附分离行为的影响。结果表明:在20～60 MPa的压强下, DUT-49均发生可稳定存在的结构变形,实现开孔（DUT-49-op）和闭孔（DUT-49-cp）状态的转变。DUT-49气体吸附量随温度升高而下降。DUT-49-cp的框架收缩,气体有效吸附位点减少,吸附量明显降低。此外,与DUT-49-op相比, DUT-49-cp中CO₂/N₂选择性明显降低,且随温度升高而下降,不利于气体分离。本工作的研究结果为吸附剂材料的开发提供了科学依据。

关键词：金属有机框架;结构转变;气体吸附与分离;