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The journal of physical chemistry letters2022Oct06Vol.13issue(39)

水素貯蔵のための金属有機フレームワークにおける金属ジヒドロゲンの相互作用の調整

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文献タイプ:
  • Journal Article
概要
Abstract

最近報告された金属有機フレームワーク(MOF)、V2CL2.8(BTDD)[H2BTDD = BIS(1H-1,2,3-Triazolo [4,5-B]、[4 '、5'-I]に触発されました。)Dibenzo [1,4] dioxin]は、H2吸着エンタルピーが大幅に改善されたことを示しています。密度汎関数理論を使用して、D電子と混合原子価の数がM2CLX(BTDD)MOF内のM-H2相互作用にどのように影響するかをプローブします。H2吸着エネルギーに崖があります。相互作用強度はSCからVまで強いままで、CRで急激に落ちます。我々の結果は、V2CL2.8(BTDD)を最高のパフォーマンスの水素吸着剤の1つとして確認し、Ti2Cl2.8(BTDD)が等しく有望であるが、SC2CL2(BTDD)とTi2Cl2(BTDD)がさらに良いかもしれないと予測しています。私たちの分析は、空のdx2-y2軌道が、オープンM(II)サイト(M = sc、ti、またはv)でのH2のはるかに強力な結合の鍵であることを示しています。ii)およびその後のM(II)はH2結合を大きく弱めます。私たちの調査結果は、H2吸着を強化するためにMOFSを設計するのに役立ちます。

最近報告された金属有機フレームワーク(MOF)、V2CL2.8(BTDD)[H2BTDD = BIS(1H-1,2,3-Triazolo [4,5-B]、[4 '、5'-I]に触発されました。)Dibenzo [1,4] dioxin]は、H2吸着エンタルピーが大幅に改善されたことを示しています。密度汎関数理論を使用して、D電子と混合原子価の数がM2CLX(BTDD)MOF内のM-H2相互作用にどのように影響するかをプローブします。H2吸着エネルギーに崖があります。相互作用強度はSCからVまで強いままで、CRで急激に落ちます。我々の結果は、V2CL2.8(BTDD)を最高のパフォーマンスの水素吸着剤の1つとして確認し、Ti2Cl2.8(BTDD)が等しく有望であるが、SC2CL2(BTDD)とTi2Cl2(BTDD)がさらに良いかもしれないと予測しています。私たちの分析は、空のdx2-y2軌道が、オープンM(II)サイト(M = sc、ti、またはv)でのH2のはるかに強力な結合の鍵であることを示しています。ii)およびその後のM(II)はH2結合を大きく弱めます。私たちの調査結果は、H2吸着を強化するためにMOFSを設計するのに役立ちます。

Inspired by a recently reported metal-organic framework (MOF), V2Cl2.8(btdd) [H2btdd = bis(1H-1,2,3-triazolo[4,5-b],[4',5'-i])dibenzo[1,4]dioxin], that shows a greatly improved H2 adsorption enthalpy, we employ density functional theory to probe how the number of d electrons and the mixed valences influence the M-H2 interaction inside the M2Clx(btdd) MOFs. We find a cliff in the H2 adsorption energy: the interaction strength remains strong from Sc to V and then falls sharply at Cr. Our results confirm V2Cl2.8(btdd) as one of the best performing hydrogen adsorbents and predict that Ti2Cl2.8(btdd) is equally promising while Sc2Cl2(btdd) and Ti2Cl2(btdd) may be even better. Our analysis indicates that an empty dx2-y2 orbital is the key to the much stronger binding of H2 at the open M(II) site (M = Sc, Ti, or V), whereas a partially filled dx2-y2 orbital in Cr(II) and later M(II) greatly weakens H2 binding. Our findings will be useful in designing MOFs to enhance H2 adsorption.

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