ゼオライトの分子ふるい過程のダイナミックスに関する分子動力学的研究

分子筛分子筛过程动力学的分子动力学研究

• 批准号: 05750695
• 负责人: 久保 百司
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750695/
• 关键词: ゼオライト; 分子ふるい; 分子動力学法; コンピュータグラフィックス; 空気分離; 二酸化炭素高温分離

ゼオライトのミクロ細孔がもたらす分子ふるい効果および触媒反応における形状選択性は、実用的にもまた基礎的にも最も興味深い課題の一つである。しかし、その分子ふるい機構の詳細はいまだ解明されていない。そこで、本研究では分子動力学法(MD)法とコンピュータグラフィックスを活用することにより、ゼオライトのミクロ細孔構造がもたらす分子ふるい効果の機構を詳細に解明した。空気分離としてよく知られるNaA型ゼオライトのN_2とO_2の分子ふるい過程について検討を行った。高温においてはNaA型ゼオライト中でN_2とO_2は分離しなかったが、低温ではN_2とO_2が分離され、MD法によりNaA型ゼオライトの空気分離を再現できることが明らかになった。さらに、NaA型ゼオライト中の交換イオンのモ-ビリティーがN_2とO_2の分離に大きな役割を果していることも明らかとなった。地球温暖化防止策としての二酸化炭素高温分離膜の開発を目的とし、A型ゼオライト細孔中におけるCO_2とN_2の拡散・分離過程について検討を行った。その結果、A型ゼオライトの交換イオン変化させることによってCO_2とN_2の拡散・分離過程は大きく異なり、さらに適切な交換イオンを選択することにより、高温においてもCO_2とN_2が効率よく分離できることが明らかになった。ZSM-5型シリカライトは、疎水性を持つゼオライトであり、この性質を利用した有機分子と水分子の分離が期待される。本研究ではMD法により、水分子はZSM-5の細孔内に進入しにくいのに対し、メタノールは容易に細孔内に進入する過程を再現することにも成功した。このようにMD法はゼオライトの分子ふるい機構の原子レベルでの解明に非常に有効であり、今後さらに多様な課題への適用が期待される。

The most interesting topic is the shape selectivity and practical application of fine pores in molecular reactions. The details of the organization are explained in detail. In this study, the molecular dynamics method (MD) was used to explain the mechanism of molecular structure in detail. A study on the molecular processes of N_2 and O_2 in the separation of air and oxygen N_2 and O_2 are separated at high temperature, N_2 and O_2 are separated at low temperature, MD method is used to reproduce N_2 and O_2 in air. The separation of N_2 and O_2 from each other was studied. The development of carbon high temperature separation membrane for prevention of global warming is discussed. The process of CO_2 and N_2 dispersion and separation in A-type pores is discussed. The results show that the separation process of CO_2 and N_2 is very different, and the separation rate of CO_2 and N_2 is very high. ZSM-5 type organic molecules and water molecules are expected to be separated from each other. In this study, MD method was used to reproduce the process of water molecules entering ZSM-5 pores easily. The MD method is very effective in solving molecular problems, and it is expected to be applied to various problems in the future.

项目成果

A.Miyamoto and M.Kubo: "Application of computer graphics and molecular dynamics to the investigation of reterogeneous catalysis" Sekiyu Gakkaishi. 36. 282-290 (1993)

A.Miyamoto 和 M.Kubo：“计算机图形学和分子动力学在异质催化研究中的应用”Sekiyu Gakkaishi。

A.Miyamoto,M.Kubo et al.: "Structure and dynamics of exchanged cations in zeolites as investigated by molecular dynamics and computer graphics" Proceedings of Acid-Bace Catalyst II. (印刷中).

A. Miyamoto、M. Kubo 等人：“通过分子动力学和计算机图形研究的沸石中交换阳离子的结构和动力学”Acid-Bace Catalyst II 论文集（正在出版）。

A.Miyamoto,M.Kubo et al.: "stmcture and dynamics of ion-exchanged zeolites as investigated by molecular dynamics and computer graphics" Proceedings of International symposium on zeolite and Microporous crystals. (印刷中).

A. Miyamoto、M. Kubo 等人：“通过分子动力学和计算机图形学研究的离子交换沸石的结构和动力学”国际沸石和微孔晶体研讨会论文集。

A.Miyamoto,M.Kubo et al.: "Dynamic roles of the exchanged cations in the Zeolitic funetions as dewioinstrated by molecular dynamics and Computer graphics" Proceedings of the 10th International Zeolite Conference. (印刷中).

A. Miyamoto、M. Kubo 等人：“分子动力学和计算机图形学阐明的沸石函数中交换阳离子的动态作用”第十届国际沸石会议论文集（正在出版）。

A.Miyamoto,M.Kubo et al.: "Computer-aided design of active catalysts for the removal of nitric oxide" Catalysis Today. (印刷中).

A.Miyamoto、M.Kubo 等人：“用于去除一氧化氮的活性催化剂的计算机辅助设计”《今日催化》（正在出版）。