金屬有機骨架氣體吸附與分子識別理論研究.pdf

1、金屬有機骨架化合物(Metal-organic Framework，MOFs)是由金屬離子（或金屬團簇）與有機配體自組裝形成的無機-有機超分子復合材料，是配位化學與材料科學交叉融合產(chǎn)生的新型多孔材料。MOFs材料具有出色的穩(wěn)定性、極高的自由體積和比表面積，可以調節(jié)的規(guī)則孔道結構以及優(yōu)異的發(fā)光性能，在氣體捕獲與分離、能源存儲與轉化、分子識別與化學傳感等領域展現(xiàn)出廣闊的應用前景。
　　MOFs應用于氣體捕獲與存儲是備受矚目的研究課題，

2、近年來，隨著環(huán)境的惡化和大氣污染的不斷加劇，MOFs吸附捕獲有害氣體（SOx、NOx、CO等）的應用逐漸引起研究者的關注。我們應用巨正則蒙特卡羅(GCMC)方法研究了一氧化碳氣體在IRMOFs系列材料上的吸附行為，探究了材料密度、孔徑、配體極性、比表面積、自由體積和拓撲結構對吸附量的影響，分析了不同壓力范圍內影響吸附量大小的因素。低壓下，孔徑大小是影響氣體吸附量的主要因素，配體極性也會對吸附量造成影響。高壓下，比表面積和自由體積是影響吸

3、附量大小的主要因素，材料拓撲結構對吸附量影響不大。此外，材料密度對氣體吸附量具有重要影響，低密度材料具有較大的單位質量吸附量，高密度材料具有較大的單位體積吸附量。這些IRMOFs在高壓時表現(xiàn)出比活性炭更高的吸附量，表明MOFs作為捕獲和存儲CO氣體的材料是很有潛力的。
　　金屬離子與有機配體的結合為MOFs提供了非凡的發(fā)光性能，MOFs的發(fā)光性質對結構變化非常敏感，晶體表面環(huán)境、金屬離子配位環(huán)境、客體分子與骨架主體的相互作用都會對

4、其發(fā)光行為造成影響，基于MOFs的熒光探針可用于檢測和識別目標分子。我們應用密度泛函理論(DFT)和含時密度泛函理論(TDDFT)研究了[Zn(sfdb)(bpy)(H2O)]n與硝基苯分子之間的氫鍵相互作用，探究了激發(fā)態(tài)下的氫鍵行為對熒光過程的影響。通過分析前線分子軌道得出[Zn(sfdb)(bpy)(H2O)]n的發(fā)光機理為配體到配體的電荷轉移(LLCT)，LMOF與硝基苯分子形成的氫鍵復合物的電荷轉移機理為從配體到客體分子。通過比