金属有机框架材料可以存储甲烷

       本文所举例的金属有机框架材料，就是莱斯大学通过计算机算法理论研究所发现的，可能是储存天然气的合适材料。该软件探索了可被用于合成该化合物的成分的所有可能组合。根据软件计算结果，图示中名为次级结构单元（上左）、有机结合配位体或称连接子（上右）的那些分子，可在化学过程中用来生成图示底部的金属有机框架材料。（由莱斯大学Deem课题组提供）

       Deem和他在莱斯大学的同事，劳伦斯伯克利国家实验室和加州伯克利大学的研究人员在美国化学会本月的《物理化学杂志C辑》上报道了这一成果。（论文详见计算机模拟发现高运载能力金属有机框架材料）

       MOFs在一些领域展示出潜在的应用前景，比如药物运输、传感、提纯和催化，但为交通工具提供甲烷储存是能源部较为希望实现的，Deem说，“目前MOFs正被商业化，用于机动车中储存甲烷。”

       将MOFs用作储存媒介的好处很多，最基本的是，提高目前使用的沉重的高压气缸的容量。莱斯大学的研究发现了48种MOFs，可击败目前在用的最佳储存材料——一种名为MOF-5的化合物，其容量相较后者提高了8%。

       该软件遵守能源部标准条件，即在298开氏度（大约77华氏度）【1】，理想的MOF能在65巴下（海平面大气压为1巴）储存甲烷，并在5.8巴下释放出来。这个压强值显著低于标准的CNG气罐，而温度远高于液态天然气罐，后者需要负260华氏度的低温。

       较低的压强意味着油箱可以更轻，更适于小型车使用，Deem说，顾客也许还可以选择从家庭燃气供应管道加气。

       Deem课题组的算法是从此前的一个沸石鉴别项目中改编而来。研究人员在近57000种前躯体分子上进行了蒙特卡洛计算【2】，其中利用化学合成反应对它们进行改性，以找出哪种反应生成的MOFs具有最佳运载能力——实际能储存和释放以供使用的燃料量。“我们研究的与前人不同，因为我们是专门为这种运载能力而搜寻可能的MOF连接子的数量。”Deem说。

       研究人员希望对最佳的MOF模型开始实际应用测试。“我们非常渴望与实验课题组一起进行研究，并乐于合作。”Deem说，“我们已有一些进行中的联合项目，所以希望这些预计的材料中会有一些很快被合成出来。”

       来源：莱斯大学

       【1】开氏度，即绝对温度，单位K，符号T，与摄氏度t换算：T=273.15+t。298K即25℃，热力学中常用的常温温度值。华氏度=32+摄氏度x1.8。

       【2】蒙特卡洛计算，一种常用的数值计算方法，详见百度百科蒙特·卡罗方法。