$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

국부분자배향의 탄소 미세기공 구조에 대한 질소의 흡착 특성
Adsorption Characteristics of Nitrogen in Carbonaceous Micropore Structures with Local Molecular Orientation 원문보기

청정기술 = Clean technology, v.28 no.3, 2022년, pp.249 - 257  

서양곤 (경상대학교 화학공학과)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

Grand canonical Monte Carlo 전산모사 방법에 의하여 77.16 K에서 국부분자배향 모델을 가지는 나노 기공 탄소 흡착제에 대한 질소의 평형 흡착량을 계산하였다. 국부분자배향 모델은 일정한 공간을 가지는 규칙적인 격자에 동일한 크기를 배열하였다. 국부분자배향 영역의 연속적인 평면의 직교(out-of-plane)의 제거에 의해 미세기공을 도입하였고, 기본구조단위의 기울임을 통해 기울어진 기공을 도입하였다. 이런 기공 구조는 틈새형 기공 구조보다 나노기공을 가지는 탄소계 흡착제의 흡착 연구에 보다 현실적인 모델이 된다. 또한 이들 기공 구조에 대해 기공도, 표면적 그리고 제한된 비선형 최적화 기법을 활용하여 기공크기분포에 구하였다. 또한 참고 자료로써 틈새형 기공에서의 등온 평형흡착량도 계산하였다. 틈새형 기공에서는 질소분자의 5배 이상의 기공에서 hysteresis 루프가 관찰되었고, 모세관 응축과 응축의 역과정인 증발이 한 압력에서 한 번에 일어났다. 국부분자배향 기공모델에서는 질소분자의 크기의 6배 큰 기공에서 기저 슬립면, armchair 슬립면 그리고 상호연결된 채널에서 각각 세 가지 연속적인 응축이 관찰되었다. 탈착 과정의 hysteresis 루프에서는 단일 또는 두 압력에서 응축의 반대인 증발이 관찰되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The adsorption equilibria of nitrogen on a region of nanoporous carbonaceous adsorbent with local molecular orientation (LMO) were calculated by grand canonical Monte Carlo simulation at 77.16 K. Regions of LMO of identical size were arranged on a regular lattice with uniform spacing. Microporosity ...

주제어

표/그림 (10)

참고문헌 (44)

  1. https://www.marketstandmarkets.com/Market-Reports (accessed April 2022). 

  2. Yang, R. T., Adsorbents: Fundamentals and Applications, John Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey (2003). 

  3. Barrer, R. M., "The Sorption of Polar and Non-polar Gases by Zeolites," Proc. Roy. Soc. A, 167, 392-420 (1938). 

  4. Nicholas, J. B., Hopfinger, A. J., Trouw, F. R., and Iton L. E., "Molecular Modeling of Zeolite Structure. 2. Structure and Dynamics of Silica Sodalite and Silicate Force Field," J. Am. Chem. Soc., 113(13), 4792-4800 (1991). 

  5. Smit, B., "Simulating the Adsorption Isotherms of Methane, Ethane, and Propand in the Zeolite Silicalite," J. Phys. Chem., 99(15), 5597-5603 (1995). 

  6. Garcia-Sanchez, A., Dubbeldam, D., and Calero, S., "Modeling Adsorption and Self-Diffusion of Methane in LTA Zeolites: The Influence of Framework Flexibility," J. Phys. Chem. C, 114(35), 15068-15074 (2010). 

  7. Mofarahi, M. and Salehi, S. M., "Pure and Binary Adsorption Isotherms of Ethylene and Ethane on Zeolite 5A," Adsorption, 19, 101-110 (2013). 

  8. Jiang, N., Erdos, M., Moultos, O. A., Shang R., Vlugt, T. J. H., Heijiman, S. G. J., and Rietveld, L. C., "The Adsorption Mechanisms of Organic Micropollutants on High-Silica Zeolites Causing S-Shaped Adsorption Isotherms: Experimental and Monte Carlo Simulation Study," Chem. Eng. J., 389, 123968 (2020). 

  9. McEnaney, B., "Structure and Bonding in Carbon Materials," in Burchell, T. D., Ed., Carbon Materials for Advanced Technologies, Elsevier, Amsterdam, The Netherlands (1999). 

  10. Barton, T. J., Bull, L. M., Klemperer, W. G., Loy, D. A., McEnaney, B., Misono, M, Monson, P. A., Pez, G., Scherer, G. W., Vartuli, J. C., and Yaghi, O. M., "Tailored Porous Materials," Chem. Mater., 11(10), 2633-2656 (1999). 

  11. Bandosz, T., Biggs, M. J., Gubbins, K. E., Hattori, Y., Iiyama, T., Kaneko, K., Pikunic, J., and Thoson, T., "Molecular Models of Porous Carbons," in Radovic, L. R., Ed., Chemistry and Physics of Carbon, Vol. 28, Marcel Dekker, New York, 41-228 (2003). 

  12. Franklin, R. E., "Crystallite Growth in Graphitizing and Non-graphitizing Carbons," Proc. R. Soc. Lond. A, 209, 196-218 (1951). 

  13. Oberlin, A., Villey, M., and Combaz, A., "Influence of Elemental Composition on Carbonization: Pyrolysis of Kerosene Shale and Kuckersite," Carbon, 18(5), 347-353 (1980). 

  14. Oberlin, A., "Carbonization and Graphitization," Adsorption, 22(6), 521-541 (1984). 

  15. Kaneko, K., Cranknell, R. F., and Nicholson, D., "Nitrogen Adsorption in Slit Pores at Ambient Temperatures: Comparison of Simulation and Experiment," Langmuir, 10(12), 4606-4609 (1994). 

  16. Craknell, R. F. and Nicholson, D., "Adsorption of Gas Mixtures on Solid Surfaces, Theory and Computer Simulation," Adsorption, 1(1), 7-16 (1995). 

  17. Guesev, V. Y. and O'Brien, J. A., "Can Molecular Simulations Be Used to Predict Adsorption on Activated Carbons?," Langmuir, 13(10), 2822-2824 (1997). 

  18. Guesev, V. Y. and O'Brien, J. A., "Prediction of Gas Mixture Adsorption on Activated Carbon Using Molecular Simulation," Langmuir, 14(21), 6328-6331 (1998). 

  19. Kim, D. K., Kum, G. H., and Seo, Y. G., "Prediction of Adsorption Equilibria of Methane and Ethane onto Activated Carbon by Monte Carlo Method," Korean Chem. Eng. Res., 39(3), 307-313 (2001). 

  20. Calleja, G., Coto, B., Pinar, A., and Morales-Cas, A. M., "Ethane Adsorption in Slit-Shaped Micropores: Influence of Molecule Orientation in Adsorption Capacity," Adsorption, 12(1), 45-54 (2001). 

  21. Seaton, N. A., Friedman, S. P., MacElroy, J. M. D., and Murphy, B. J., "The Molecular Sieving Mechanism in Carbon Molecular Sieves: A Molecular Dynamics and Critical Path Analysis," Langmuir, 13(7), 1199-1204 (1997). 

  22. Lucena, S. M. P., Paiva, C. A. S., Silvino, P. F. G., Azevedo, D. C. S., and Cavalcante Jr, C. L., "The Effect of Heterogeneity in the Randomly Etched Graphite Model for Carbon Pore Size Characterization," Carbon, 48(9), 2554-2565 (2010). 

  23. Seo, Y. G., "Adsorption Calculation of Oxygen, Nitrogen and Argon in Carbon-Based Adsorbent with Randomly Etched Graphite Pores," Clean Technol., 24(4), 348-356 (2018). 

  24. Thomson, K. T. and Gubbins, K. E., "Modeling Structural Morphology of Microporous Carbons by Reverse Monte Carlo," Langmuir, 16(13), 5761-5773 (2000). 

  25. Biggs, M. J., Buts, A., and Williamson, D., "Molecular Simulation Evidence for Solilike Adsorbate in Complex Carbonaceous Micropore Structures," Langmuir, 20(14), 5786-5800 (2004). 

  26. Emmerich, F. G., "Evolution with Heat Treatment of Crystallinity in Carbons," Carbon, 33(12), 1709-1715 (1995). 

  27. Shim, H. S., Hurt, R. H., and Yang, N. Y. C., "A Methodology for Analysis of 002 Lattice Fringe Images and Its Application to Combustion-Derived Carbons," Carbon, 38(1), 29-45, (2000). 

  28. Oberlin, A., Bonnamy, S., and Rouxhet, P. G., "Colloidal and Supermolecular Aspects of Carbon," in Thrower, P. A. and Radovic, L. R., Ed., Chemistry and Physics of Carbon, Vol. 26, Marcel Dekker, New York, 1-148 (1999). 

  29. Harris, P. J. F, Tsang, S. C., Claridge, J. B., and Green, M. L. H., "High-Resolution Electron Microscopy Studies of a Micropous Carbon produced by Arc-Evaporation," J. Chem. Soc. Fraday Trans., 90(18), 2799-2802 (1994). 

  30. Allen, M. P., and Tildesley, D. J., Computer Simulation of Liquids, Clarendon Press, Oxford, UK (1986). 

  31. Smith, W., and Finchan, D., "The Ewald Sum in Truncated Octahedral and Rhombic Dodecahedral Boundary Conditions," Mol. Simul., 10(1), 67-71 (1993). 

  32. Fennell, C. J. and Gezelter, J. D., "Is the Ewald Summation Still Necessary? Pairwise Alternatives to the Accepted Standard for Long-Range Electrostatics," J. Chem. Phys., 124, 234104 (2006). 

  33. Heyes, D. M. and van Swol, F., "The Electrostatic Potential and Field in the Surface Region of Lamina and Semi-Infinite Point Carge Lattices," J. Chem. Phys., 75(10), 5051-5058 (1981). 

  34. Wolf, D., Keblinski, P., Phillpot, S. R., and Eggebrecht, J., "Exact Method for the Simulation of Coulombic Systems by Spherically Truncated Pairwise r-1 Summation," J. Chem. Phys., 110(17), 8254- 8282 (1999). 

  35. Jorge, M. and Seaton, N. A., "Long-Range Interactions in Monte Carlo Simulation of Confined Water," Mol. Phys., 100(13), 2017-2023 (2002). 

  36. Gelb, L. D. and Gubbins, K. E., "Characterization of Porous Glasses: Simulation Models, Adsorption Isotherms, and the Brunauer-Emmett-Teller Analysis Method," Langmuir, 14(8), 2097-2111 (1998). 

  37. Gelb, L. D. and Gubbins, K. E., "Pore Size Distributions in Porous Glasses: A Computer Simulation Study," Langmuir, 15(2), 305-308 (1999). 

  38. Bhattacharya, S. and Gubbins, K. E., "Fast Method for Computing Pore Size Distributions of Model Materials," Langmuir, 22(18), 7726-7731 (2006). 

  39. Connolly, M. L., "Computation of Molecular Volume," J. Am. Chem. Soc., 107(5), 1118-1124 (1985). 

  40. Kappel, F. and Kuntsevich, A. V., "An Implementation of Shor's r-Algorithm," Comput. Optim. Appl., 15(2), 193-205 (2000). 

  41. https://imsc.uni-graz.at/kuntsevich/solvopt/ (accessed May 2022). 

  42. https://tigg.com/resources/activated-carbon-knowledge-base/what-is-activated-carbon/ (accessed May 2022). 

  43. Thomson, K. T. and Gubbins, K. E., "Modeling Structural Morphology of Microporous Carbons by Reverse Monte Carlo," Langmuir, 16(13), 5761-5773 (2000). 

  44. Kim, D. K., Kum, G. H., and Seo, Y. G., "Prediction of Adsorption Equilibria of Methane and Ethane onto Activated Carbon by Monte Carlo Method," Korean Chem. Eng. Res., 39(3) 307-313 (2001). 

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

GOLD

오픈액세스 학술지에 출판된 논문

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로