Computational Study of Metal‐Organic Frameworks for Hydrogen Sulfide Adsorption: Grand Canonical Monte Carlo and Molecular Dynamics Simulations

吸附 金属有机骨架 分子动力学 氢键 硫化氢 大正则系综 化学 扩散 蒙特卡罗方法 计算化学 化学物理 材料科学 物理化学 分子 热力学 有机化学 物理 硫黄 统计 数学
作者
Junqing Meng,Zhou Zihan,Jie Wang,Xin Liang,Hao Fu,Yiming Zhan,Baisheng Nie
出处
期刊:ChemistrySelect [Wiley]
卷期号:8 (32) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/slct.202302145
摘要

Abstract Hydrogen sulfide (H 2 S) is a highly toxic, and flammable acid gas that is widely present in confined spaces. However, conventional adsorption materials are inefficient and have poor reuse properties. Metal‐organic frameworks (MOFs) show potential viability as novel materials in gas adsorption. Herein, mainstream MOFs were investigated based on molecular simulation techniques to explore the differences contributing to H 2 S adsorption. The adsorption process of H 2 S in MOFs was simulated by Grand Canonical Monte Carlo (GCMC) method, and the diffusion behavior was investigated based on molecular dynamics (MD) simulations. The results showed that the interaction energy and isosteric heat of adsorption were important criteria for determining the adsorption performance of H 2 S. The regulation of open metal sites could help to further enhance the adsorption of H 2 S, and the pore structure of MOFs affected the capture of H 2 S. A higher self‐diffusion rate implies faster H 2 S capture. Hydrogen bonds affect the trapping efficiency of MOFs for H 2 S and the relative positions of ligands in the benzene ring cause subtle differences in adsorption. This study provides design strategies for the improvement of new high‐performing MOFs for H 2 S adsorption in confined spaces.
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