分子模擬方法預(yù)測MOFs材料儲氫能力.pdf

1、設(shè)計合成新型MOFs材料以達到實用儲氫能力近年來受到廣泛關(guān)注。用基于分子力學(xué)力場的分子模擬方法預(yù)測不同材料在不同熱力學(xué)條件下的儲氫性能可以為實驗合成提供理論指導(dǎo)，有效地降低開發(fā)成本和時間，具有重要的理論和應(yīng)用意義。分子模擬的基礎(chǔ)是分子力學(xué)力場，但目前文獻中報導(dǎo)的用于MOFs儲氫材料的力場參數(shù)多來源于對有限的實驗數(shù)據(jù)的擬合或未得到仔細(xì)驗證的通用力場，其適用范圍及預(yù)測的可靠程度均有限。本論文從量子化學(xué)計算出發(fā)，以典型的MOF-5為代表，采用

2、MP2方法研究了MOF-5的有機連接體以及金屬團簇部分和氫分子的相互作用。在高精度量子化學(xué)計算數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上推導(dǎo)了MOF材料中不同原子的電荷和范德華作用參數(shù)，并采用了Feyman-Hibbs有效勢來處理量子效應(yīng)的影響。利用得到的力場，采用巨正則系綜蒙特卡洛模擬（GCMC）方法計算了氫分子在MOF-5體系的吸附曲線。得到的不同溫度和壓力下的超額及絕對吸附曲線均與實驗吻合良好，表明了模擬方法和力場的準(zhǔn)確性。 由于力場參數(shù)完全來自于量子