Hierarchical modeling of ammonia adsorption in functionalized metal–organic frameworks

金属有机骨架 吸附 金属 化学 无机化学 材料科学 化学工程 有机化学 工程类
作者
Decai Yu,Pritha Ghosh,Randall Q. Snurr
出处
期刊:Dalton Transactions [Royal Society of Chemistry]
卷期号:41 (14): 3962-3962 被引量:46
标识
DOI:10.1039/c2dt11908k
摘要

The adsorption of ammonia in four metal–organic frameworks modified with different functional groups (–OH, –CO, –Cl, –COOH) was investigated using a hierarchical molecular modeling approach. To describe the hydrogen bonding and other strong interactions between NH3 and the surface functional groups, a set of Morse potential parameters were obtained by fitting to energies from quantum chemical calculations at the MP2 level of theory. We describe a systematic force field parameterization process, in which the Morse parameters were fitted using simulated annealing to match a large number of single-point MP2 energies at various distances and angles. The fitted potentials were then used in grand canonical Monte Carlo simulations to predict ammonia adsorption isotherms and heats of adsorption in functionalized MIL-47, IRMOF-1, IRMOF-10, and IRMOF-16. The results show that ammonia adsorption can be significantly enhanced by using materials with appropriate pore size, strongly interacting functional groups, and high density of functional groups.
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