Tăng cường khả năng bắt giữ khí SO2 của M2(BDC)2TED (M = Mg, V, Co, or Ni) bằng nghiên cứu tính toán

Tóm tắt

Cùng với việc phát triển các nguồn năng lượng sạch bền vững thì bảo vệ môi trường là vấn đề rất cấp thiết vì ô nhiễm không khí. Trong đó, SO₂ ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người. Do đó, việc loại bỏ SO₂ làm sạch môi trường vô cùng cấp bách. Đã có rất nhiều công nghệ được đề xuất để giải quyết vấn đề này nhưng chưa thực sự hiệu quả. Sự nổi lên của vật liệu xốp có bề mặt riêng và tính xốp cực lớn đã thu hút nghiên cứu bắt giữ SO₂. Trong đó, vật liệu khung hữu cơ kim loại rất được quan tâm trong hấp phụ, tách lọc và một số ứng dụng tiềm năng khác. Trong nghiên cứu này, nhóm M₂(BDC)₂TED (M = Mg, V, Co, Ni) được chọn để nghiên cứu khả năng bắt giữ SO₂ bằng phương pháp mô phỏng tại 298 K và áp suất đến 2,5 bar. Kết quả chỉ ra lượng SO₂ hấp phụ trong M₂(BDC)₂(TED) (or M-MOF) theo thứ tự: Co < Ni < V < Mg. Tại 298 K và 2,5 bar, lượng hấp phụ SO₂ lớn nhất với 16 mmol/g cho Mg-MOF và 13 – 14 mmol/g cho các M-MOF còn lại. Nghiên cứu cũng làm sáng tỏ các yếu tố làm tăng cường hấp phụ SO₂ trong M-MOF gồm nhiệt hấp phụ, diện tích bề mặt riêng (SSA) và thể tích rỗng (V_p). Kết quả cho thấy khả năng bắt giữ SO₂ tăng gần tuyến tính theo SSA và V_p. Hơn nữa, bản chất tương tác giữa các DOS của SO₂ với M₂(BDC)₂(TED) cũng được làm sáng tỏ. Các DOS của SO₂ chủ yếu tương tác với quỹ đạo p  của C và O trong M-MOF ở dưới mức Fermi.