SCOPUS
SCIE
H<sub>2</sub>O Adsorption/Desorption in MOF-74: <i>Ab Initio</i> Molecular Dynamics and Experiments
저자
Li, Yunsong ; Wang, Xinjiang ; Xu, Dongyan ; Chung, Jae Dong ; Kaviany, Massoud ; Huang, Baoling
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2015
작성언어
-등재정보
SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
13021-13031(11쪽)
제공처
소장기관
<P>Using density functional theory based molecular dynamics with the tight-binding approximation and experimental characterization, the H<SUB>2</SUB>O vapor adsorption/desorption processes in Zn-MOF-74 and the corresponding influence on the lattice dynamics were investigated. It was found that the Zn sites are preferred for H<SUB>2</SUB>O adsorption, and they even allow for the adsorption of multiple H<SUB>2</SUB>O molecules on the same site, making it possible to form stable H<SUB>2</SUB>O cluster at low temperatures. The adsorption heats of different adsorption processes were predicted, and the possibility of H<SUB>2</SUB>O cluster formation under vapor exposure at low and room temperatures was explored. The first adsorbed H<SUB>2</SUB>O can only be dissociated at elevated temperatures, therefore reducing the cyclic uptake near the room temperature. The vibrational spectra of the lattice and adsorbed H<SUB>2</SUB>O were also calculated using molecular dynamics simulation to illuminate the variation of lattice dynamics during the adsorption. The framework was found to be stable after water vapor exposure near room temperature but may start to collapse at around 570 K. X-ray diffraction and H<SUB>2</SUB>O adsorption isotherm measurements have been conducted to verify the theoretical predictions, and good agreements are found.</P><P><B>Graphic Abstract</B>
<IMG SRC='http://pubs.acs.org/appl/literatum/publisher/achs/journals/content/jpccck/2015/jpccck.2015.119.issue-23/acs.jpcc.5b02069/production/images/medium/jp-2015-02069m_0008.gif'></P>
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