MOF多孔材料合成中溶剂导向结构微观机理的分子动力学模拟的研究文献综述

 2021-09-25 01:09

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1.前言 金属有机框架(MOF)多孔材料是将有机配体和金属离子通过自组装形成的具有重复网络结构的一种类沸石材料,是近几十年来配位化学领域中发展得比较快的新材料。

与传统的无机多孔材料相比,MOFs材料具有更大的空隙率和比表面积,尤其是可调节的孔径以及可变的功能基团。

目前,MOFs材料已经应用于氢气存储、药物运载、催化反应、生物传感器、气体吸附与分离等方面。

金属有机框架材料的研究涉及有机化学、无机化学、配位化学、材料化学、生命科学以及计算机科学等学科的最新成果,因而近年来MOFs受到越来越多研究团队的关注。

然而,在基于溶剂热合成MOF多孔材料时很多新的MOFs都是在实验过程中偶然合成出的,而不是有目标的设计合成所需的MOF材料,这里关键制约是目前对于MOFs合成过程中的基础结晶机理及其动力学、热力学驱动力还不是非常了解,同时实验技术还不能有效地观测这一过程中微观机理,这也是目前MOFs合成领域的一个关键瓶颈问题。

MOF多孔材料的制备方法主要是溶剂热法,根据晶体在不同溶剂条件下的作用下合成不同的MOF多孔材料。

为了设计/合成面向应用的结构性能多样性的MOF多孔材料,需要了解MOF结晶成形过程在不用溶剂介质导向条件下的微观机理,及它们的热力学和动力学驱动力。

分子动力学是一门结合物理,数学和化学的综合技术。

分子动力学是一套分子模拟方法,该方法主要是依靠牛顿力学来模拟分子体系的运动,以在由分子体系的不同状态构成的系综中抽取样本,从而计算体系的构型积分,并以构型积分的结果为基础进一步计算体系的热力学量和其他宏观性质。

分子动力学计算机模拟是研究复杂的微观系统的有力工具, 这一技术既能得到微观粒子的运动轨迹, 还能像做实验一样作各种观察。

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