Metal-organic frameworks (MOF) which have open metal sites are promising candidates for fuel tank of adsorbed gas vehicle (AGV). However, classical molecular simulation with commonly used force fields is not suitable for these frameworks. In this work, we present a new approach to derive accurate force fields from density functional theory (DFT). We calculate CH4 adsorption properties in M-MOF-74s (M = Co, Ni, Mg, Mn, and Zn) with derived force fields, and it fits well. Further, we predict other M-MOF-74s (M = Cr, Cu, Ti, and V) which the experimental data is not existed, total CH4 uptake of V-MOF-74 at 65bar and 298K is higher than HKUST-1, the highest record in the reported MOF.
금속 유기 복합체는 강한 흡착 위치를 가져 흡착천연가스자동차의 연료탱크에 사용될 재료로 주목받고 있다. 하지만 일반적으로 사용되는 포스 필드를 사용하여 고전역학적인 방법으로 계산하였을 때, 이 물질들에 대해 적합하지 않았다. 이번 연구에서는 밀도 범 함수 이론을 이용하여 더 정확한 새로운 포스 필드를 개발하는 방법론을 제시한다. M-MOF-74s (M= Co, Ni, Mg, Mn, 그리고 Zn) 구조에서 메탄 흡착 성능을 계산하였고, 실험결과와 잘 맞음을 확인하였다. 더 나아가 실험적으로 합성되지 않은 Cr, Cu, Ti 그리고 V-MOF-74에 대해서도 성능을 예상하였고, V-MOF-74는 298K, 65 bar의 조건에서 지금까지 보고된 물질들 중 가장 높은 흡착 성능을 보이는 HKUST-1 보다 더 높은 성능이 예측되었다.
