Probing Methane Adsorption in MIL Metal-Organic Frameworks using Molecular Dynamics Simulations

سال انتشار: 1402
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 231

فایل این مقاله در 11 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JGT-8-1_001

تاریخ نمایه سازی: 18 مرداد 1403

چکیده مقاله:

In this study, we investigated the adsorption properties of three metal-organic frameworks (MOFs): MIL-۱۰۱(Cr), MIL-۱۰۰(Fe), and MIL-۱۰۰(Al), for high-pressure methane storage in Adsorbed Natural Gas (ANG) applications. Utilizing the Materials Studio software and Monte Carlo simulations, we conducted molecular dynamics simulations under a constant pressure of ۳۵ atm and a temperature of ۳۰۰ K. The results revealed distinct methane adsorption capacities for each MOF, with values of ۰.۰۰۸ g, ۰.۰۸۹ g, and ۰.۰۳۵ g of methane per gram of adsorbent for MIL-۱۰۱(Cr), MIL-۱۰۰(Fe), and MIL-۱۰۰(Al), respectively. To validate our findings, we compared the calculated adsorption capacity of MIL-۱۰۱(Cr) with experimental data, resulting in a close match with the reported value of ۰.۰۳۶ g of methane per gram of absorbent. The simulations also unveiled insights into the adsorption patterns, demonstrating that methane molecules selectively interacted with different regions of the frameworks based on their orientation. Our study suggests that MOFs hold promise as suitable adsorbents for natural gas storage in ANG technologies. Among the three studied MOFs, MIL-۱۰۰(Al) emerged as the most efficient option, presenting potential for future industrial-scale implementation, subject to economic and production considerations. These results further emphasize the significance of nanomaterials, particularly MOFs, in advancing ANG development and highlight the importance of validation with experimental data to ensure accuracy and reliability.

کلیدواژه ها:

نویسندگان

Saman Banijamali

M.Sc. Student, School of Chemical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran , Iran

Hedayat Azizpour

Assistant Professor, School of Chemical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran

Parissa Khadiv parsi

Assistant Professor, School of Chemical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Alhasan, S., R. Carriveau and D.-K. Ting (۲۰۱۶). "A review ...
  • Bhattacharjee, G., H. P. Veluswamy, R. Kumar and P. Linga ...
  • Bimbo, N., J. P. Smith, H. Aggarwal, A. J. Physick, ...
  • Busch, A., Y. Gensterblum, B. M. Krooss and R. Littke ...
  • Cai, Y., H. Chen, P. Liu, J. Chen, H. Xu, ...
  • Ceglarska-Stefańska, G. and K. Zarębska (۲۰۰۲). "The competitive sorption of ...
  • Dang, W., J. Zhang, H. Nie, F. Wang, X. Tang, ...
  • Davarpanah, A. and B. Mirshekari (۲۰۱۹). "Experimental investigation and mathematical ...
  • Frenkel, D. and B. Smit (۲۰۲۳). Understanding molecular simulation: from ...
  • Furukawa, H. and O. M. Yaghi (۲۰۰۹). "Storage of hydrogen, ...
  • Gao, Z., D. Ma, Y. Chen, C. Zheng and J. ...
  • He, Z., K. Zhang and J. Jiang (۲۰۱۹). "Formation of ...
  • Mahmoud, E., L. Ali, A. El Sayah, S. A. Alkhatib, ...
  • Mergenthal, M., A. Tawai, S. Amornraksa, S. Roddecha and S. ...
  • Miana, M., R. Del Hoyo, V. Rodrigálvarez, J. R. Valdés ...
  • Mokhatab, S., W. A. Poe and J. Mak (۲۰۱۵). "Chapter ...
  • Moradi, H., H. Azizpour, H. Bahmanyar and M. Emamian (۲۰۲۲). ...
  • Moradi, H., H. Azizpour, H. Bahmanyar, N. Rezamandi and P. ...
  • Nikravesh, N. Y., M. Beygzadeh and M. Adl (۲۰۲۳). "Microporous ...
  • Pérez-Botella, E., S. Valencia and F. Rey (۲۰۲۲). "Zeolites in ...
  • Rasoulzadeh, M., S. Fatemi, H. M. GHOLAM and M. Mousavian ...
  • Reza, M. S., C. S. Yun, S. Afroze, N. Radenahmad, ...
  • Shankar, U., R. Gogoi, S. K. Sethi and A. Verma ...
  • Sun, H. (۱۹۹۸). "COMPASS: An ab Initio Force-Field Optimized for ...
  • Tagliabue, M., D. Farrusseng, S. Valencia, S. Aguado, U. Ravon, ...
  • Teo, H. W. B., A. Chakraborty and S. Kayal (۲۰۱۷). ...
  • Ursueguia, D., E. Diaz and S. Ordonez (۲۰۲۰). "Adsorption of ...
  • Wang, Q. (۲۰۲۲). Surface Process, Transportation, and Storage, Elsevier.۰۱۲۸۲۴۲۰۸۶ ...
  • Wu, X., Z. Cao, X. Lu and W. Cai (۲۰۲۳). ...
  • Wu, Z., V. Wee, X. Ma and D. Zhao (۲۰۲۱). ...
  • Zhang, G., Z. Liu, Y. Kong and F. Wang (۲۰۲۳a). ...
  • Zhang, Q., X. Lian, R. Krishna, S.-Q. Yang and T.-L. ...
  • Zhao, G., Q. Zheng, X. Zhang and W. Zhang (۲۰۲۰). ...
  • Zhu, X. and Y.-P. Zhao (۲۰۱۴). "Atomic mechanisms and equation ...
  • نمایش کامل مراجع