Cooperative effect of temperature and linker functionality on CO2 capture from industrial gas mixtures in metal–organic frameworks: a combined experimental and molecular simulation study

文献情報

出版日 2011-12-08
DOI 10.1039/C2CP23839J
インパクトファクター 3.676
著者

Wenjuan Zhang, Hongliang Huang, Chongli Zhong, Dahuan Liu


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要旨

In this work, the cooperative effect of temperature and linker functionality on CO2 capture in metal–organic frameworks (MOFs) was investigated using experimental measurements in combination with molecular simulations. To do this, four MOFs with identical topology but different functional groups on the linkers and three important CO2-containing industrial gas mixtures were adopted. The interplay between linker functionality and temperature was analyzed in terms of CO2 storage capacity, adsorption selectivity, working capacity of CO2 in temperature swing adsorption (TSA) processes, as well as sorbent selection parameter (Sssp). The results show that the effect of linker functionality on CO2 capture performance in the MOFs is strongly interconnected with temperature: up to moderate pressures, the lower the temperature, the larger the effect of the functional groups. Furthermore, the modification of a MOF by introducing more complex functional groups can not only improve the affinity of framework for CO2, but also reduce the free volume, and thus may contribute negatively to CO2 capture capability when the packing effect is obvious. Therefore, when we design a new MOF for a certain CO2 capture process operated at a certain temperature, the MOF should be designed to have maximized affinity for CO2 but with a negligible or small effect caused by the reduction of free volume at that temperature and the corresponding operating pressure.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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