介孔材料結(jié)構(gòu)與性能的計算機模擬研究.pdf

1、該論文采用關(guān)于材料模擬和設(shè)計的Materials Studio軟件系統(tǒng),分別利用分子力學、分子動力學和量子化學等計算化學理論研究納米體系材料一介孔材料的結(jié)構(gòu)和性能.首先采用密度泛函理論的全勢PLAPW方法研究了金紅石型納米TiO<,2>的表面原子和電子結(jié)構(gòu)及其性質(zhì).理論模擬計算結(jié)果表明:金紅石型納米TiO<,2>(110)表面原子結(jié)構(gòu)發(fā)生了弛豫和重構(gòu),隨著原子層厚度的增加,相應(yīng)的弛豫距離減小,隨之表面禁帶寬度降低,從而具有了準金屬特性.

2、為進一步研究孔材料的性質(zhì),采用分子力學、分子動力學方法模擬研究了氨基酸分子在單壁納米碳管中的吸附和擴散行為,并對氨基酸分子在納米碳管中的構(gòu)象和能量進行了優(yōu)化.在分子動力學研究氨基酸在納米碳管吸附的基礎(chǔ)上,應(yīng)用密度泛函理論和方法研究了甘氨酸分子在納米碳管中的電子結(jié)構(gòu)和性質(zhì).MOF-5是由對苯二甲酸(BDC)和鋅離子絡(luò)合而成的一種具有開放孔結(jié)構(gòu)的有機金屬絡(luò)合物.采用硝酸鋅、N,N-二甲基甲酰胺與對苯二甲酸等試劑利用溶劑熱法制備MOF-5晶體

3、結(jié)構(gòu),XRD表明配合物具有介孔結(jié)構(gòu).利用Monte Carlo模擬退火算法和分子圖形學方法確定MOF-5的晶體結(jié)構(gòu)和原子結(jié)構(gòu).MOF-5的結(jié)構(gòu)模擬結(jié)構(gòu)表明MOF-5是一個規(guī)整的三維直通型介孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),在這個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中對苯二甲酸起框架支撐作用.MOF-5儲氫性能的分子力學模擬研究表明,H<,2>分子均集中在MOF-5的中心的籠子中,而且隨著H<,2>分子數(shù)的增加,其體系的總能量和穩(wěn)定化能都呈下降的趨勢.分子動力學模擬結(jié)果表明MOF-5吸附