两种MOFs材料用于O2/He吸附分离的模拟分析

应用分子模拟中的蒙特卡洛方法研究了HKUST-1和UiO66两种金属-有机框架(MOFs)材料对O₂/He混合气体的吸附分离效果。对两种材料在150K、200K和298K三种不同温度下吸附He和O₂纯气体的吸附等温线进行了模拟计算，同时计算了相应的吸附热和吸附势能分布，然后使用理想溶液吸附理论(IAST)，对三种温度下不同含氦量的O₂/He混合气体在两种MOFs材料中的吸附选择性进行了计算。结果表明：两种材料均对O₂表现出明显优先吸附的特点，对于He体积分数20%、50%和80%的三种O₂/He混合气体，三种温度下HKUST-1对O₂相对于He的选择性吸附系数总体上高于UiO66。两种材料在较低温度下表现出的选择吸附性更加明显，且对O₂相对于He的选择性吸附系数均随压力的提高而降低，同时该系数还随混合气体含氦量增加而提高。针对这些现象，对计算出的吸附热和吸附势能分布曲线进行了分析。