金属-有机骨架材料的计算化学研究

金属-有机骨架材料（metal-organic frameworks,MOFs）是一种新型纳米多孔材料,独特的结构特征使其在储气、分离、催化、生物化学及制药等领域具有广阔的潜在应用价值。本文综述了计算化学方法在探索MOF材料结构-性能关系方面的研究进展,并着重介绍了本研究室在此方面的研究成果。     

苯在超临界水中的分子动力学研究

Microscopic structure and diffusion properties of benzene in ambient water (298 K, 0.1 MPa) and supercritical water (673--773 K, 25---35 MPa) are investigated by molecular dynamics simulation with site-site models.It is found that at the ambient condition, the water molecules surrounding a benzene molecule form a hydrogen bond network. The hydrogen bond interaction between supercritical water molecules decreases dramatically under supercritical conditions. The diffusion coefficients of both the solute molecule and solvent molecule at supercritical conditions increase by 30---180 times than those at the ambient condition. With the temperature approaching the critical temperature, the change of diffusion coefficient with pressure becomes pronounced.     

高稳定铪金属-有机骨架材料的合成及二氧化碳捕获性能

采用高温高浓度的溶剂热方法,合成了具有高结晶度的一种金属-有机骨架(metal-organic framework,MOF)材料UiO-66(Hf),并发现该材料在沸水、酸碱等苛刻条件下具有非常好的化学稳定性。为了提高其对气体的吸附分离性能,进一步采用具有不同官能团的有机配体——氨基对苯二甲酸(H2BDC-NH2)、硝基对苯二甲酸(H2BDC-NO2)、溴对苯二甲酸(H2BDC-Br),设计合成了孔道表面具有不同化学性质的三种新型铪MOF材料,且这些材料与UiO-66(Hf)具有相同的拓扑结构。同时,气体吸附实验结果表明,极性基团的引入,尤其是氨基的引入,能极大提高材料对CO2/N2以及CO2/CH4体系的分离性能。这为以后应用于化工体系分离的新型多孔材料合成提供了理论指导。