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01.08.2014 | Ausgabe 5-6/2014

Adsorption 5-6/2014

Effect of electrostatic properties of IRMOFs on VOCs adsorption: a density functional theory study

Zeitschrift:
Adsorption > Ausgabe 5-6/2014
Autoren:
Ying Wu, Defei Liu, Yongbiao Wu, Yu Qian, Hongxia Xi

Abstract

Metal–organic frameworks (MOFs) are of great promises for the adsorption of volatile organic compounds (VOCs). The adsorption of methanol, aldehyde and one on IRMOF-1 and an amino-functionalized framework, IRMOF-NH2, were investigated by density functional theory. The adsorption mechanisms and the effects of amino functionalization were clarified with comparison of binding energies, optimized configurations, atomic partial charges and the electrostatic potentials. The calculated results revealed that the electron-donating effect of amino groups had great influence on the electrostatic properties of the framework. The adsorption of methanol was greatly enhanced on organic linkers of IRMOF-NH2 compared to IRMOF-1, but weakened on the metal corners, different from the adsorption behaviors of aldehyde and acetone. A plausible interaction mechanism was inferred as the VOCs adsorption might be governed by the electrostatic interaction between methyl groups of the adsorbates and the binding sites of the framework, while the polar groups of adsorbates only interacted with framework through weak interaction like H-bonding. Besides, the steric hindrance effects of the inserted amino groups should also be taken into consideration, depending on the configuration and the electrostatic properties of the adsorbates. The binding mechanisms of VOCs on IRMOF-1 and IRMOF-NH2, provide fundamental insights into the oriented design of MOFs for the adsorption of VOCs.

Graphical Abstract

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