Accelerating discovery of COFs for CO2 capture and H2 purification using structurally guided computational screening

吸附 连接器 密度泛函理论 沸石咪唑盐骨架 变压吸附 氢键 共价键 选择性 分子动力学 分子 化学工程 化学 材料科学 金属有机骨架 计算化学 有机化学 计算机科学 催化作用 工程类 操作系统 生物化学
作者
Gokhan Onder Aksu,İlknur Eruçar,Zeynep Pinar Haslak,Seda Keskın
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:427: 131574-131574 被引量:35
标识
DOI:10.1016/j.cej.2021.131574
摘要

Screening of hypothetical covalent organic framework (hypoCOF) database enables to go beyond the current synthesized structures to design high-performance materials for CO2 separation. In this work, we followed a structurally guided computational screening approach to find the most promising candidates of hypoCOF adsorbents and membranes for CO2 capture and H2 purification. Grand canonical Monte Carlo (GCMC) simulations were used to evaluate CO2/H2 separation performance of 3184 hypoCOFs for pressure-swing adsorption (PSA) and vacuum-swing adsorption (VSA) processes. CO2/H2 adsorption selectivities and CO2 working capacities of hypoCOFs were calculated in the range of 6.13–742 (6.39–954) and 0.07–8.68 mol/kg (0.01–3.92 mol/kg), achieving higher values than those of experimentally synthesized COFs at PSA (VSA) conditions. Density functional theory (DFT) calculations revealed that the strength of hydrogen bonding between CO2 and the functional group of linkers is an important factor for determining the CO2 selectivity of hypoCOFs. The most predominant topologies and linker types were identified as bor and pts, linker91 (a triazine linker) and linker92 (a benzene linker) for the top-performing hypoCOF adsorbents, respectively. Molecular dynamics (MD) simulations of 794 hypoCOFs showed that they exceed the Robeson’s upper bound by outperforming COF, zeolite, metal organic framework (MOF), and polymer membranes due to their high H2/CO2 selectivities, 2.66–6.14, and high H2 permeabilities, 9×105–4.5×106 Barrer. Results of this work will be useful to guide the synthesis of novel materials by providing molecular-level insights into the structural features of hypothetical COFs to achieve superior CO2 separation performance.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
杨振完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
zqlxueli完成签到 ,获得积分10
1秒前
清阙发布了新的文献求助10
1秒前
天阳发布了新的文献求助10
1秒前
冰柠完成签到,获得积分10
2秒前
宴宴宴发布了新的文献求助10
2秒前
苹果白凡完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
xiaotaiyang发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
蛋炒饭香喷喷儿完成签到,获得积分10
6秒前
JIA完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
阿强哥20241101完成签到,获得积分10
6秒前
zhaohx发布了新的文献求助10
7秒前
溜了溜了完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
7秒前
咕呱一路phd完成签到,获得积分20
7秒前
8秒前
9秒前
jojo665发布了新的文献求助10
9秒前
kento应助wait采纳,获得150
9秒前
ChenXinde完成签到,获得积分10
9秒前
果子嘿嘿完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
开心楷瑞发布了新的文献求助10
11秒前
在水一方应助weissbier采纳,获得10
11秒前
psh完成签到 ,获得积分20
11秒前
爱吃橘子的海绵宝宝完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
gloven发布了新的文献求助10
12秒前
王雨薇完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
Akim应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
所所应助科研通管家采纳,获得30
13秒前
Yziii应助科研通管家采纳,获得20
13秒前
烟花应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
高分求助中
Evolution 10000
Sustainability in Tides Chemistry 2800
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
An Introduction to Geographical and Urban Economics: A Spiky World Book by Charles van Marrewijk, Harry Garretsen, and Steven Brakman 500
Diagnostic immunohistochemistry : theranostic and genomic applications 6th Edition 500
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3150928
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2802473
关于积分的说明 7847995
捐赠科研通 2459756
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1309327
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 628891
版权声明 601757