アセチレンの貯蔵やC2H2/CO2分離に用いる新しいミクロ多孔性物質: 分子シミュレーションによる見解

FISCHER Michael; HOFFMANN Frank; FROEBA Michael

文献

J-GLOBAL ID：201002288466342110 整理番号：10A0789626

アセチレンの貯蔵やC₂H₂/CO₂分離に用いる新しいミクロ多孔性物質: 分子シミュレーションによる見解

New Microporous Materials for Acetylene Storage and C₂H₂/CO₂ Separation: Insights from Molecular Simulations

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巻： 11 号： 10 ページ： 2220-2229 発行年： 2010年07月12日
JST資料番号： W1265A ISSN： 1439-4235 CODEN： CPCHFT 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：ドイツ (DEU) 言語：英語 (EN)

3つの異なる物質,ギ酸マグネシウム,1,3,5-ベンゼントリカルボン酸銅(Cu₃(btc)₂)および有機多孔性結晶ククルビツリル[6](CB[6])のアセチレン吸着とC₂H₂/CO₂分離を力の場に基づく分子シミュレーションによって研究した。このシミュレーションの結果から,ギ酸マグネシウムはこれら3つの系のC₂H₂/CO₂分離に関して最も有効な物質であることがわかった。ギ酸マグネシウムのシミュレーションを詳しく解析して,この分離に関与する2つの因子を求めた。第一に,アセチレンは枠組み構造と強く静電相互作用しているCO₂に優先的に反応する。第二に,ギ酸マグネシウムのチャネルはせまいのであまり大量のCO₂を吸着することができない。アセチレン分子はエネルギー的に優先する範囲を占有すると直ちに吸着の選択性はほとんど変化しなくなることがわかった。Cu₃(btc)₂のシミュレーションを行ったが,標準的な力の場のパラメータを用いて不飽和金属サイトとC₂H₂やCO₂の相互作用を確認することはできなかった。密度汎関数理論(DFT)計算による銅吸着の相互作用パラメータの決定は実験データによるシミュレーション結果とよく一致した。アセチレンに対して高い親和力を示す不飽和銅サイトの重要な役割をシミュレーションによって確証した。ククルビツリル[6]の場合,実験とシミュレーションの間にいくつかの違いが観測された。おそらくこれらの違いは水素結合の強さを過小評価したために生じたものと思われる。実験サンプルはアセチレンの吸収力が強いので,シミュレーションに用いた理想構造より強い流体-固体相互作用になっていると考えられる。

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吸着の電子論 , 吸着,イオン交換

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