气体混合物在孔隙 ZIF-90 框架中的扩散与分布
化学物理
2025-11-11 v1 材料科学
软凝聚态物质
摘要
理解气体混合物如何在孔隙框架内扩散和分布是设计先进分离和储存材料的核心问题。本文利用分子模拟技术研究了二元气体混合物在孔隙金属有机框架（metal-organic framework, MOF）——ZIF-90 中的输运和空间分布。我们采用准粒子蒙特卡洛 (grand canonical Monte Carlo, GCMC) 模拟来考察二氧化碳和氮气从二元气体混合物中在 ZIF-90 中的竞争吸附，同时进行分子动力学 (molecular dynamics, MD) 模拟以探讨吸附分子在框架内的输运行为。这些集成模拟揭示了框架拓扑结构和孔隙化学共同决定扩散路径和气体种类的优先占据，从而凸显了它们的内在相互依存性。竞争吸附导致孔隙内出现明确的空间分区，从而影响混合物在孔隙介质中的扩散率，与其在Bulk 中的特性不同。我们的结果提供了对 ZIF-90 如何容纳和分离气体混合物的分子层面见解，为在能源和环境应用中优化金属有机框架提供了设计原则。
引用
@article{arxiv.2511.05602,
title = {Gas Mixture Diffusion and Distribution in the Porous ZIF-90 Framework},
author = {Ashok Yacham and Tarak K. Patra and Jithin John Varghese},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.05602},
year = {2025}
}