金屬——有機(jī)骨架材料Lewis酸性的計算表征研究.pdf

1、金屬-有機(jī)骨架材料(Metal-Organic Frameworks，MOFs)是一種類似于沸石的納米多孔材料。這類材料具有較高的比表面積和孔隙率、可調(diào)控的孔道形狀和尺寸、較高的熱穩(wěn)定性等特點，在吸附分離、催化反應(yīng)、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。Cu-BTC作為最具代表意義的MOF材料之一，具有不飽和配位金屬，有良好的Lewis酸催化性能。由于該材料具有較高的比表面積，有利于過渡金屬高分散性負(fù)載，有望成為良好的工業(yè)催化材料。溶劑

2、環(huán)境可能對MOF材料的幾何結(jié)構(gòu)和催化性能產(chǎn)生較大影響，因此研究溶劑效應(yīng)對于MOF材料的影響具有重要的指導(dǎo)意義。
　　 本文以Cu-BTC和MOP-15材料作為研究對象，采用量子化學(xué)計算方法，主要對以下內(nèi)容進(jìn)行研究:
　　 (1)通過對金屬小團(tuán)簇Pdn(n=2，3，4)的幾何優(yōu)化，討論找到不同金屬原子個數(shù)最穩(wěn)定的構(gòu)型，再研究各穩(wěn)定構(gòu)型中Pd原子的Lewis酸性強(qiáng)弱。結(jié)果表明，高度對稱的結(jié)構(gòu)是金屬團(tuán)簇最穩(wěn)定的構(gòu)型，原子個數(shù)較

3、少團(tuán)簇中的金屬原子具有更強(qiáng)Lewis酸性。因此在負(fù)載金屬時，提高金屬在MOF材料中的分散度，可以有效地提高材料的催化性能。
　　 (2)采用DFT與COSMO溶劑模型相結(jié)合的方法，考查溶劑效應(yīng)對材料幾何結(jié)構(gòu)與電子穩(wěn)定性的影響，并研究溶劑對材料Lewis酸性的影響。結(jié)果表明，材料的幾何結(jié)構(gòu)不受溶劑環(huán)境的影響，但可以使Cu-BTC的電子從不飽和配位Cu轉(zhuǎn)移到有機(jī)配體，從而使材料不飽和配位處具有更強(qiáng)的Lewis酸性。具有電負(fù)性較大有機(jī)