فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

هدف اصلی این پژوهش، بررسی نظام مند پایداری حرارتی و مکانیکی چارچوب ایمیدازولات زئولیتی ZIF-9 در محدوده دمایی 300 تا 600 کلوین و فشارهای 1 تا 100 بار است. این پژوهش با استفاده از شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی مبتنی بر پتانسیل ReaxFF انجام شده است. یافته‌ها نشان می‌دهد که ZIF-9 در دمای حدود450 کلوین دچار یک گذار دینامیکی-ساختاری می‌شود که در آن نفوذپذیری یون‌های روی از حرکت موضعی به حرکت مشارکتی تغییر می‌کند و انرژی فعال‌سازی از 42 به 85 کیلوژول بر مول افزایش می‌یابد. این گذار با افزایش ناهمسانگردی انبساط حرارتی (Δa/Δc) حدود 3، القای تنش‌های برشی داخلی کمتر از 0/8 گیگاپاسکال، کاهش مدول یانگ از 5 به 2/3 گیگاپاسکال و کاهش 58 درصدی سختی همراه است. در دمای 600 کلوین، حدود 70 درصد از مراکز روی دچار جابه‌جایی غیرقابل برگشت شده و ساختار دچار فروپاشی پیشرونده می‌شود. این یافته‌ها نشان می‌دهند که پنجره عملیاتی ایمن ZIF-9 زیر 450 کلوین است و فراتر از این دما، ساختار دچار ناپایداری شدید و از دست دادن فعالیت کاتالیزگری می‌شود. پیشنهاد می‌شود در طراحی‌های آتی، از مهندسی لیگاند (مانند استفاده از ایمیدازولات‌های کوچک‌تر یا متقارن) یا آلایش فلزی برای افزایش مقاومت حرارتی-مکانیکی استفاده شود.