Computational investigation on interaction mechanism of sulfur mustard adsorption by zeolitic imidazolate frameworks ZIF-8 and ZIF-67: Insights from periodic and cluster DFT calculations

沸石咪唑盐骨架 吸附 分子 物理吸附 密度泛函理论 化学 计算化学 星团(航天器) 金属有机骨架 咪唑酯 硫黄 硫化物 组合化学 物理化学 无机化学 有机化学 程序设计语言 计算机科学
作者
Hassane Lgaz,Han‐Seung Lee
出处
期刊:Journal of Molecular Liquids [Elsevier BV]
卷期号:344: 117705-117705 被引量:27
标识
DOI:10.1016/j.molliq.2021.117705
摘要

Zeolitic imidazolate frameworks (ZIFs) have attracted significant attention as excellent materials for removing toxic substances from wastewater. Herein, a comprehensive first-principles and cluster DFT study was performed to investigate the interaction mechanism of sulfur mustard (HD) simulant, 2-chloroethyl ethyl sulfide (CEES) with ZIF-8 and ZIF-67. The primitive cell of ZIF-8 was optimized using some exchange functional methods, and excellent agreement between experimental and computed cell parameters was found using revised PBE functional. The optimization of several conformations by first-principles DFT calculations showed that the CEES molecule is favorably adsorbed into ZIFs. The adsorption was found to be due to long-range interactions between the CEES molecule and ZIFs' framework. The charge density difference (CDD) iso-surfaces showed no evidence of coordination between CEES molecule and ZIFs, confirming the physisorption mechanism. The ZIF-67 framework showed more negative adsorption energy compared to ZIF-8. On the other hand, cluster DFT calculations showed that clusters with open metal defects could electrostatically interact with the CEES molecule through electron-deficient metal centers. The present conclusions can be used as a reference for the future design of ZIF-based adsorbents.
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