金屬有機(jī)骨架氣體吸附與分子識(shí)別理論研究.pdf

1、金屬有機(jī)骨架化合物(Metal-organic Framework，MOFs)是由金屬離子（或金屬團(tuán)簇）與有機(jī)配體自組裝形成的無機(jī)-有機(jī)超分子復(fù)合材料，是配位化學(xué)與材料科學(xué)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(diào)節(jié)的規(guī)則孔道結(jié)構(gòu)以及優(yōu)異的發(fā)光性能，在氣體捕獲與分離、能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化、分子識(shí)別與化學(xué)傳感等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。
　　MOFs應(yīng)用于氣體捕獲與存儲(chǔ)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(yīng)用逐漸引起研究者的關(guān)注。我們應(yīng)用巨正則蒙特卡羅(GCMC)方法研究了一氧化碳?xì)怏w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?fù)浣Y(jié)構(gòu)對吸附量的影響，分析了不同壓力范圍內(nèi)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(huì)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(zhì)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(shí)表現(xiàn)出比活性炭更高的吸附量，表明MOFs作為捕獲和存儲(chǔ)CO氣體的材料是很有潛力的。
　　金屬離子與有機(jī)配體的結(jié)合為MOFs提供了非凡的發(fā)光性能，MOFs的發(fā)光性質(zhì)對結(jié)構(gòu)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(huì)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(shí)別目標(biāo)分子。我們應(yīng)用密度泛函理論(DFT)和含時(shí)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(jī)理為配體到配體的電荷轉(zhuǎn)移(LLCT)，LMOF與硝基苯分子形成的氫鍵復(fù)合物的電荷轉(zhuǎn)移機(jī)理為從配體到客體分子。通過比