お問い合わせ
材料解析 第一原理電子状態計算ソフトウェア Siesta

[解析事例] ゼオライトとガス分子の相互作用

量子化学・DFT
低分子の浸透・拡散・吸着
マテリアルサイエンス

目的と手法

LSXゼオライトは、Si-Al比が1.0のX型ゼオライトであり、内包するイオンがLiの場合のLi-LSXは空気中のN2を選択的に吸着する酸素PSA(Pressure Swing Adsorption)の吸着材として知られています。

ここではLi-LSXとN2,O2分子の相互作用についてSIESTAによるDFT計算で解析を行うため、図1のようなゼオライトのスラブモデルを構築しました。真空領域との境界部では水素による終端を行いました。
次にN2の主たる吸着サイトとして報告されている部位のLiイオン[1]とガス分子の間の相互作用エネルギーを、イオン‐分子間の距離を変えながら計算しました。計算はKBM/DZPレベルで行い、Counterpoise法による基底関数重なり誤差(BSSE)の補正を行いました。N2の分子軸は図1の垂直方向(Z)と水平方向(X)の2種類を検討しました。

図1 計算に用いたLi-LSXのスラブモデルとガス分子の配置図1 計算に用いたLi-LSXのスラブモデルとガス分子の配置

図2にN2, O2とゼオライトとの相互作用エネルギーをLiイオンとの距離についてプロットしたものを示します。計算結果からN2分子の相互作用エネルギーがO2分子よりも負に大きいことが確認でき、そのため強く吸着されることが示されました。また、N2分子は分子軸がZ方向と一致している場合に、より吸着力が大きいことも分かります。これはN2分子の電荷分布の偏り(四重極子)によるものと考えられます。

図2 ゼオライトとN2, O2分子の相互作用エネルギー図2 ゼオライトとN2, O2分子の相互作用エネルギー

参考文献
  • [1]吉田, 平野, 中野, 化学工学論文集, 30巻, 461 (2004)

事例一覧

  • ※記載されている製品およびサービスの名称は、それぞれの所有者の商標または登録商標です。
*CONTACT

お問い合わせ

電話でのお問い合わせ:03-6261-7168 平日10:00〜17:00

※ お問い合わせページへアクセスできない場合

以下のアドレス宛にメールでお問い合わせください

cae-info@sci.jsol.co.jp

ページトップへ