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胺基功能化的炭材料上二氧化碳吸附的密度泛函理论研究
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O641[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]大连理工大学化工学院、精细化工国家重点实验室,辽宁大连116024, [2]辽宁师范大学功能材料化学研究所,辽宁大连116029
  • 相关基金:国家自然科学基金(21373035)和中央高校基本科研业务费专项资金(DUT13YQ107)资助项目
中文摘要:

本文利用色散作用校正的密度泛函理论研究了炭材料上含氮官能团对CO2吸附的作用。通过计算比较了不同含氮官能团炭材料结构片段吸附二氧化碳后的结构参数和能量,由于较强的静电作用和形成弱氢键,含单个苯环的酰胺和吡啶类的吸附剂吸附二氧化碳的作用强于单个苯胺和吡咯类吸附剂。但当增加苯环数时,色散作用主导的吡咯型吸附剂的吸附能力显著增强。以上结果预示着酰胺和吡咯类将是大π体系中具有良好CO2吸附性能的吸附剂。因而,色散作用在CO2吸附过程中也占据着重要地位。计算得到的结果与我们之前的实验结果一致,并且将有利于筛选更有效的二氧化碳吸附剂。

英文摘要:

Density functional theory with dispersion correction(DFT-D3) was used to investigate the effects of N-doping on the adsorption of CO2 in carbonaceous materials. The CO2 adsorption energies and equilibrium geometry parameters were studied to compare the effects of various N-containing functional groups. The adsorption energies of single amide- and pyridine-type adsorbents were higher than those of aniline- and pyrroletype adsorbents, as a result of strong electrostatic interactions and/or the formation of weak hydrogen bonds.For pyrrole-type adsorbents, the adsorption energy increased with increasing number of benzene rings, because dispersion became the dominant interaction. These findings indicate that amide- and pyrrole-type adsorbents are the most promising CO2 trappers. The calculation results are consistent with our previous experimental conclusions for N-doped carbonaceous materials and will be useful for screening carbon materials to achieve more efficient CO2 capture.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781