M-MOF-74吸附分离H2/He混合物的分子模拟研究

为了探究有机金属框架MOF-74能否作为一种优良的固体吸附剂,分离H₂/He混合物中H₂,并达到提纯He的目的,采用分子模拟的手段研究了H₂、He及H₂/He混合物在M-MOF-74（M=Mg、Co、Ni、Cu、Zn）上的吸附性能及吸附机理。结果表明,在1 bar（1 bar=10⁵ Pa）压力和25℃条件下,纯H₂对纯He在Ni-MOF-74上的选择性达6.58,而Mg-MOF-74对H₂的吸附量最大,其值为0.19 mmol·cm^-3,为He吸附量的6.46倍。当H₂/He混合物的浓度发生变化时,对其在M-MOF-74上的吸附分离因子没有较大影响,说明浓度变化不会影响M-MOF-74上吸附位点容纳H₂和He的能力。吸附位点和吸附热分析表明,MOF-74上的金属离子未饱和位点能够显著增强其对H₂的吸附能力。其结果对判断M-MOF-74是否具有分离H₂/He混合物的潜力,以及定量分析MOFs金属未饱和位点对H₂/He混合物分离的贡献提供了一定的理论基础。     

MIL-53填充PEBA混合基质膜界面相容性的分子模拟

混合基质与高分子间界面相容性的优劣,是决定混合基质膜分离性能的关键因素之一.现有实验手段,无法在分子水平空间尺度下可视化表征混合基质与高分子间的界面相互作用.因此,本研究采用分子动力学的手段,首先模拟了不同相对分子质量聚醚嵌段聚酰胺(PEBA)基质的结构性质,如密度、XRD等,并与文献的相关数据进行比较,结果显示计算值与实验值接近,表明了力场参数的合理性.随后,计算了PEBA基质的分子模型在良溶剂糠醛及不良溶剂水中的溶胀,计算结果与实验结果具有一致性,说明了模型和方法的合理性.进而,模拟计算了PEBA基质与金属有机框架MIL-53的界面相容性.结果表明,不同孔尺寸的MIL-53与PEBA接触时,通过无机-有机界面的可视化分析,得知PEBA与宽孔MIL-53及窄孔MIL-53皆不会形成界面缺陷,表明两者具有良好的界面相容性.此外,宽孔MIL-53与PEBA接触时,PEBA分子链会进入MIL-53的孔道中;而窄孔的MIL-53与PEBA接触时,PEBA仅停留在MIL-53表面而无法进入MIL-53的孔道中,提示MIL-53的呼吸效应会影响混合基质膜的分离性能.     

M-MOF-74吸附分离H2/He混合物的分子模拟研究

为了探究有机金属框架MOF-74能否作为一种优良的固体吸附剂,分离H₂/He混合物中H₂,并达到提纯He的目的,采用分子模拟的手段研究了H₂、He及H₂/He混合物在M-MOF-74（M=Mg、Co、Ni、Cu、Zn）上的吸附性能及吸附机理。结果表明,在1 bar（1 bar=10⁵ Pa）压力和25℃条件下,纯H₂对纯He在Ni-MOF-74上的选择性达6.58,而Mg-MOF-74对H₂的吸附量最大,其值为0.19 mmol·cm^-3,为He吸附量的6.46倍。当H₂/He混合物的浓度发生变化时,对其在M-MOF-74上的吸附分离因子没有较大影响,说明浓度变化不会影响M-MOF-74上吸附位点容纳H₂和He的能力。吸附位点和吸附热分析表明,MOF-74上的金属离子未饱和位点能够显著增强其对H₂的吸附能力。其结果对判断M-MOF-74是否具有分离H₂/He混合物的潜力,以及定量分析MOFs金属未饱和位点对H₂/He混合物分离的贡献提供了一定的理论基础。