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Effect of Orbital-Symmetry Matching in a Metal–Organic Framework for Highly Efficient C2H2/C2H4 and C2H2/CO2 Separations

化学 原子轨道 分子轨道 吸附 密度泛函理论 轨道重叠 对称(几何) 分子 星团(航天器) 计算化学 化学物理 分子物理学 物理化学 量子力学 有机化学 物理 几何学 电子 计算机科学 数学 程序设计语言
作者
Jing Chen,Jing Wu,Gui‐Lin Zhuang,Bao Li,Jia Li
出处
期刊:Inorganic Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:61 (27): 10263-10266 被引量:6
标识
DOI:10.1021/acs.inorgchem.2c01218
摘要

The detailed mechanism of metal-organic-framework (MOF)-based separation materials is still obscure, which obviously hinders their actual application. To address this problem, a trinuclear Cu-cluster-based MOF with a minimum metal-active plane was synthesized for the study of the very challenging C2H2/C2H4 and C2H2/CO2 separations. Via dispersion-corrected density functional theory calculations, it is indicated that the difference of the adsorption energy accounts for the excellent separation properties toward C2H2/C2H4 and C2H2/CO2 mixtures, while the frontier molecular orbitals demonstrate that the adsorption-energy difference originates from the orbital-symmetry difference of gas molecules. All of these results provide not only deep insight into the separation mechanism but also an alternative strategy to prepare efficient adsorbents.
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