综述：分子模拟在固体吸附剂中CO2捕获的应用研究

本综述系统探讨了分子模拟（GCMC和MD）在固体吸附剂（如沸石、MOFs）CO2捕获中的关键作用，揭示了其预测吸附等温线、选择性和扩散行为的精准性，为可持续碳管理提供了计算设计新范式。

　　

Abstract

大气中二氧化碳（CO₂）浓度升高是气候变化的核心驱动力，亟需发展高效碳捕获技术。固体吸附剂（如沸石、金属有机框架MOFs）因其大比表面积和可调孔隙结构成为研究热点。本综述聚焦巨正则蒙特卡洛（GCMC）和分子动力学（MD）模拟在预测CO₂吸附行为中的应用，涵盖吸附等温线、热力学参数及多组分体系模拟，为下一代吸附剂设计提供理论基石。

Introduction

温室气体中CO₂占比最高，其浓度较工业革命前激增40%。燃煤发电等人类活动是主要排放源，碳捕获与封存（CCS）技术成为关键解决方案。相比液态吸附剂，固态吸附剂（MOFs、沸石）凭借低能耗和抗腐蚀性脱颖而出。然而实验筛选材料成本高昂，分子模拟通过力场（如TraPPE、UFF）和电荷分配模型，可高效预测材料性能，其中GCMC擅长平衡态吸附分析，MD则揭示扩散动力学机制。

Solid adsorbents

沸石的硅铝骨架和MOFs的金属-有机配体结构，通过范德华力或化学键合捕获CO₂。模拟显示，MFI型沸石在298K下对CO₂/N₂选择性达50，而MOF-74的开放金属位点可提升吸附热至50 kJ/mol。压力升高至10 bar时，ZIF-8的CO₂吸附量增长3倍，但湿度超过60%会竞争吸附位点。

Conclusion and future outlook

分子模拟已成功指导功能化吸附剂开发，如胺接枝MOFs可将低温吸附容量提高200%。未来需开发兼容机器学习的高通量力场，并探索复杂工业废气（含SO_x/NO_x）的多组分竞争吸附机制。

（注：全文严格基于原文缩编，未新增观点或数据）