fevereiro 2015 vol. 1 num. 2 - XX Congresso Brasileiro de Engenharia Química

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ADSORÇÃO DE H2 EM CU-BTC: RELEVÂNCIA DA GEOMETRIA E DO TAMANHO DO CLUSTER NOS CÁLCULOS QUÂNTICOS

GONÇALVES, D. V.; ÂNGELO NETO, J. ; OLIVEIRA, L. T.; LUCENA, S. M. P.;

Artigo:

A simulação molecular tem sido bastante utilizada como ferramenta de caracterização de estruturas metalorgânicas (MOFs) para aplicações que envolvem a adsorção. Nos estudos da adsorção através da simulação molecular, os campos de forças convencionais têm sido criticados por falhar na representação das isotermas de adsorção, especialmente, nas MOFs com sítios metálicos abertos. Por outro lado, a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) pode ser utilizada para determinar parâmetros de campo de força mais precisos. Em geral, como os cálculos quânticos exigem um alto custo computacional, utiliza-se clusters (agrupamentos contendo o sítio metálico) para a determinação destes parâmetros. Neste trabalho, calculou-se os parâmetros de campo de força para a interação entre o H2 e o Cu presente na MOF Cu-BTC através da utilização de clusters de diferentes geometrias e tamanhos. A partir dos parâmetros calculados, isotermas de adsorção de H2 em Cu-BTC a 77 K foram simuladas (método de Monte Carlo no ensemble grande canônico) e comparadas com dados experimentais. A geometria demonstrou ser um fator negligenciável no cálculo da interação. A isoterma calculada a partir dos parâmetros de interação provenientes do menor cluster foi similar a aquela proveniente do maior cluster e a partir de uma redução linear, coincidiu com a experimental.

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Palavras-chave:

DOI: 10.5151/chemeng-cobeq2014-0632-24662-159869

Referências bibliográficas
  • [1] BUCH, V. Path integral simulations of mixed para-D2 and ortho-D2 cluster: The orientational effects. J. Chem. Phys., v. 100, p. 7610–7629, 1994.
  • [2] CHEN, L.; MORRISON, C. A.; DUREN, T. Improving predictions of gas adsorption in metal-organic frameworks with coodinatively unsatured metal sites: model potentials, ab initio parametrization and GCMC simulations. J. Phys. Chem. C., v. 116 , p. 18899-18909, 201
  • [3] CHUI, S.S.Y.; LO, S.M.F.; CHARMANT, J.P.H.; ORPEN, A.G.; WILLIANS, I.D. A chemically functionalizable nanoporous material [Cu3(TMA)2(H2O)3]n. Science, v. 283(1999), p. Área temática: Engenharia das Separações e Termodinâmica 7269-302, 1999.
  • [4] FISCHER, M.; KUCHTA, B.; FIRLEI, L.; HOFFMANN, F.; FROBA, M. Accurate prediction of hydrogen adsorption in metal-organic frameworks with unsatured metal sites via a combined density-functional theory and molecular mechanics approach. J. Phys. Chem. C., v. 114, p. 19116-19126, 2010.
  • [5] FISCHER, M.; GOMES, J. R. B.; FROBA, M.; JORGE, M. Modeling adsorption in metal-organic frameworks with open metal sites: propane/propylene separations. Langmuir, v. 28, p. 8537-8549, 2012.
  • [6] Gaussian 09, Revision A.1, FRISCH, M. J.; TRUCKS, G. W.; SCHLEGEL, H. B.; SCUSERIA, G. E.; ROBB, M. A.; CHEESEMAN, J. R.; SCALMANI, G.; BARONE, V.; MENNUCCIi, B.; PETERSSON, G. A.; NAKATSUKI, H.; CARICATO, M.; LI, X.; HRATCHIAN, H. P.; IZMAYLOV, A. F.; BLOINO, J.; ZHENG, G.; SONNENBERG, J. L.; HADA, M.; EHARA, M.; TOYOTA, K.; FUKUDA, R.; HASEGAWA, J.; ISHIDA, M.; NAKAJIMA, T.; HONDA, Y.; KITAO, O.; NAKAI, H.; VREVEN, T.; MONTGOMERY, Jr., J. A.; PERALTA, J. E.; OGLIARO, F.; BEARPARK, M.; HEYD, J. J.; BROTHERS, E.; KUDIN, K. N.; STAROVEROV, V. N.; KOBAYASHI, R.; NORMAND, J.; RAGHAVACHARI, K.; RENDELL, A.; BURANT, J. C.; IYENGAR, S. S.; TOMASI, J.; COSSI, M.; REGA, N.; MILLAM, J. M.; KLENE, M.; KNOX, J. E.; CROSS, J. B.; BAKKEN, V.; ADAMO, C.; JARAMILLO, J.; GOMPERTS, R.; STRATMANN, R. E.; YAZYEV, O.; AUSTIN, A. J.; CAMMI, R.; POMELLI, C.; OCHTERSKI, J. W.; MARTIN, R. L.; MOROKUMA, K.; ZAKRZEWSKI, V. G.; VOTH, G. A.; SALVADOR, P.; DANNENBERG, J. J.; DAPPRICH, S.; DANIELS, A. D.; FARKAS, Ö.; FORESMAN, J. B.; ORTIZ, J. V.; CIOLOWSKI, J.; FOX, D. J. Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2009.
  • [7] GUPTA, A.; CHEMPATH, S.; SAMBORN, M.L. CLARK, L.A.; SNURR, R. Q.; Object-oriented programming paradigms for molecular modeling. Mol. Simulat., v. 29 , p. 29-46, 2003.
  • [8] PERDEW, J.P.; BURKE, K.; ENZERHOF, M. Generalized gradient approximation made simple. Phys. Rev. Lett., v. 77, p. 3865-3868, 1996.
  • [9] PRESTIPINO, C.; REGLI, L.; VITILLO, J.G.; BONINO, F.; DAMIN, A.; LAMBERTI, C.; ZECCHINA, A. SOLARI, P.L.; KONGSHAUG, K.O.; BORDIGA, S. Local structure of framework Cu(II) in HKUST1 metal-organic framework: spectroscopic characterization upon activation and interaction with adsorbates. Chem. Mater., v. 18, p. 1337–1346, 2006.
  • [10] RAPPÉ, A.K.; CASEWIT, C.J.; COLWELL, K.S.; GODDARD III, W.A.; SKIFF, W.M. UFF, a full periodic table force field for molecular mechanics and molecular dynamics simulations. J. Am. Chem. Soc., v. 114, p. 10024–10035, 1992.
  • [11] ROWSELL, J. L.; YAGHI, O.M. Effects of Functionalization, Catenation, and Variation of the Metal Oxide and Organic Linking Units on the Low-Pressure Hydrogen Adsorption Properties of Metal−Organic Frameworks. J. Am. Chem. Soc., v. 128, p. 1304-1315, 2006.
Como citar:

GONÇALVES, D. V.; ÂNGELO NETO, J. ; OLIVEIRA, L. T.; LUCENA, S. M. P.; "ADSORÇÃO DE H2 EM CU-BTC: RELEVÂNCIA DA GEOMETRIA E DO TAMANHO DO CLUSTER NOS CÁLCULOS QUÂNTICOS", p. 15092-15099 . In: Anais do XX Congresso Brasileiro de Engenharia Química - COBEQ 2014 [= Blucher Chemical Engineering Proceedings, v.1, n.2]. São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN 2359-1757, DOI 10.5151/chemeng-cobeq2014-0632-24662-159869

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