Theoretical studies on carbon dioxide adsorption in cation-exchanged molecular sieves.
Theoretical studies on carbon dioxide adsorption in cation-exchanged molecular sieves.
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阳离子交换分子筛吸附二氧化碳的理论研究
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近年来，温室气体CO2的捕获和储存引起了科学家的极大兴趣。采用密度泛函理论（DFT）研究了CO2在不同阳离子交换分子筛上的吸附行为。结果表明，对于一价金属离子（Li，Na，K，Cu）交换的分子筛（Y，ZSM-5，CHA和A），其对CO2的吸附容量按Li+ > Na+ > K+ > Cu+的顺序降低。Cu+交换的沸石不适合作为CO2的吸附剂。对于相同阳离子交换的不同分子筛，其CO2吸附能的大小顺序为：Li交换的Y > A > ZSM-5> CHA，Na和K交换的ZSM-5的CO2吸附能均最低。在阳离子交换的Y型分子筛中，加入Be、Mg、Ca和Zn后，其CO2吸附性能按Zn ~（2+）<Be ~（2+）<Ca ~（2+）<Mg ~（2+）的顺序增加。因此，Zn 2+交换的沸石不适合作为CO2的吸附剂。
The capture and storage of the greenhouse gas, CO2, has attracted much interest from scientists in recent years. In this work, density functional theory (DFT) was used to study the adsorption of CO2 in different cation-exchanged molecular sieves. The results show that for the monovalent metal (Li, Na, K, Cu) ion-exchanged molecular sieves (zeolite Y, ZSM-5, CHA and A), the adsorption capacities for CO2 decrease in the order of Li+ > Na+ > K+ > Cu+. Cu+-exchanged zeolites are not suitable as adsorbents for CO2. For the CO2 adsorption capacities in different zeolites with the same exchanged cation, the adsorption energy decreases in the order of Y > A > ZSM-5 ≈ CHA for Li-exchanged zeolites, and ZSM-5 still has the lowest CO2 adsorption energy for both Na- and K-exchanged zeolites. In the cation-exchanged Y zeolites with divalent metals (Be, Mg, Ca and Zn), the CO2 adsorption performance increases in the order of Zn2+ < Be2+ < Ca2+ < Mg2+. Thus, Zn2+-exchanged zeolites are not suitable as adsorbents for CO2.
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