Nghiên cứu khả năng hấp phụ và tách lọc carbon dioxide của vật liệu MIL-53(Cr) bằng phương pháp mô phỏng cổ điển
Tóm tắt
Nồng độ khí CO2 đang tăng rất nhanh đe dọa sự nóng lên toàn cầu, cảnh báo đến môi trường và sức khỏe của con người. Do đó, việc làm giảm hoặc chuyển đổi CO2 thành các hợp chất có giá trị là hết sức cấp thiết. Trong những thập kỷ gần đây, việc ứng dụng các vật liệu có độ xốp cao như vật liệu khung hữu cơ kim loại (MOF) để hấp phụ và tách lọc khí CO2 đang rất thu hút. Trong nhóm MOF, vật liệu MIL, điển hình là MIL-53(Cr) rất được chú ý với khả năng hấp phụ và tách lọc cao nhờ vào tính ổn định nhiệt, diện tích bề mặt riêng rất lớn và chứa các vị trí kim loại mở, v.v. Do vậy, nghiên cứu này sử dụng chính phương pháp mô phỏng Monte Carlo chính tắc lớn, một phương pháp mô phỏng phân tử cổ điển, để tính lượng khí hấp phụ trong MIL-53(Cr) và làm sáng tỏ khả năng hấp phụ CO2 và tách lọc CO2/H2 ở nhiệt độ phòng và áp suất dưới 50 bar. Kết quả chỉ ra khả năng hấp phụ CO2 và tách lọc CO2/H2 của MIL-53(Cr) được đánh giá cao. Cụ thể, lượng khí hấp phụ CO2 tinh khiết trong MIL-53(Cr) đạt đến 9,18 mmol/g ở 298 K và 50 bar. Độ tách lọc CO2/H2 lớn nhất, của MIL-53(Cr) đạt 116 ở 298 K. Nghiên cứu cũng chỉ ra tỉ lệ mol CO2:H2 gần như không làm thay đổi giá trị mà chỉ làm thay đổi áp suất đạt đó. Hơn nữa, việc giảm nhiệt độ cũng làm tăng đáng kể khả năng tách lọc khí CO2/H2, cụ thể = 245 khi giảm nhiệt độ đến 273 K.