甲烷在金属有机骨架材料MIL-101(Cr)中吸附分离的分子模拟研究文献综述
2020-06-10 22:05:23
1.金属#8212;#8212;有机骨架材料简介 金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是一类新型晶体多孔材料,侨联有机配体作为链(linker,大多是芳香多酸和多碱)与金属或金属氧化物之间通过强共价键相连组成的结构。
因其具有大的孔体积和比表面积、且容易制备得到的特点,在气体吸附分离、催化和储能方面已经展现出巨大的潜力。
从根本和实际情况来看,MOFs的性质主要有3个: (1)对比传统的吸附剂材料,通常都具有较大的孔体积和比表面积; (2)有机配体中可引入如-NH2,-OC5H11等一些基团进行表面修饰; (3)配位不饱和金属位(Open metal sites,OMS),对小分子的吸附具有较大的活性。
这些结构特点都可以大大地增加MOF材料对有机分子的选择性和亲和力,在常温常压下具有较高的吸附容量。
MIL-101是由法国Ferey课题组率先合成和报道的新型MOF材料。
该材料具有极大的比表面积(4500~5500m2/g)和孔体积(702nm)并且能在空气中稳定存在数月。
其骨架结构在高温下(高达300℃)不会发生改变。
同时MIL-101具有不饱和金属位,可与一些气体形成π配位键。
由于这些性质,MIL-101受到广泛的关注,研究结果显示出MIL-101在气体吸附以及催化方面具有广泛的应用。
2. 计算化学方法简介 20世纪90年代以来,由于计算机技术的迅猛发展和理论计算方法的逐步完善,计算机分子模拟技术已经被用来研究骨架的结构与性能之间的关系,通过总结其中的规律来为实验工作提供理论支持,另一方面分子模拟这一工具的使用大大地节省了实验上的经济成本和花费的时间。