Facilitating guest transport in clathrate hydrates by tuning guest-host interactions
Notice bibliographique
Résumé
The understanding and eventual control of guest molecule transport in gas hydrates is of central importance for the efficient synthesis and processing of these materials for applications in the storage, separation, and sequestration of gases and natural gas production. Previously, some links have been established between dynamics of the host water molecules and guest-host hydrogen bonding interactions, but direct observation of transport in the form of cage-to-cage guest diffusion is still lacking. Recent calculations have suggested that pairs of different guest molecules in neighboring cages can affect guest-host hydrogen bonding and, therefore, defect injection and water lattice motions. We have chosen two sets of hydrate guest pairs, tetrahydrofuran (THF)-CO2 and isobutane-CO2, that are predicted to enhance or to diminish guest-host hydrogen bonding interactions as compared to those in pure CO2 hydrate and we have studied guest dynamics in each using (13)C nuclear magnetic resonance (NMR) methods. In addition, we have obtained the crystal structure of the THF-CO2 sII hydrate using the combined single crystal X-ray diffraction and (13)C NMR powder pattern data and have performed molecular dynamics-simulation of the CO2 dynamics. The NMR powder line shape studies confirm the enhanced and delayed dynamics for the THF and isobutane containing hydrates, respectively, as compared to those in the CO2 hydrate. In addition, from line shape studies and 2D exchange spectroscopy NMR, we observe cage-to-cage exchange of CO2 molecules in the THF-CO2 hydrate, but not in the other hydrates studied. We conclude that the relatively rapid intercage guest dynamics are the result of synergistic guest A-host water-guest B interactions, thus allowing tuning of the guest transport properties in the hydrates by choice of the appropriate guest molecules. Our experimental value for inter-cage hopping is slower by a factor of 10(6) than a published calculated value.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».