隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展,能源危機(jī)和溫室效應(yīng)逐漸成為人類面臨的兩大難題。為了減輕對(duì)傳統(tǒng)化石燃料的依賴和對(duì)環(huán)境的壓力,目前已經(jīng)付出巨大的努力來開發(fā)替代性清潔能源和降低溫室效應(yīng)。氫同位素分離和CO2的捕獲分別作為實(shí)現(xiàn)可控核聚變的關(guān)鍵步驟和降低CO2排放的有效途徑,盡管此前已經(jīng)在這方面取得了很大的進(jìn)步,但是化工分離過程普遍存在的能耗高和效率低等問題亟需解決。作為多孔材料家族中的一類新型成員,金屬-有機(jī)骨架材料(Metal-Organic Frameworks,簡(jiǎn)稱MOFs)因其獨(dú)特的物化特征,在氣體的吸附分離方面展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景,尤其是含有開放金屬位點(diǎn)(或稱為配位不飽和金屬位點(diǎn))的材料受到了廣泛關(guān)注。然而,由于已報(bào)道的MOF材料數(shù)量龐大且理論上有無限多種,僅僅依靠實(shí)驗(yàn)手段對(duì)其難以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性的研究。因此,本論文基于劍橋晶體結(jié)構(gòu)庫(kù)(CSD),從其中收集出了具有槳輪狀(paddle-wheel)次級(jí)無機(jī)結(jié)構(gòu)基元的MOF材料數(shù)據(jù)庫(kù),并采用量子化學(xué)計(jì)算與分子模擬相結(jié)合的方式,對(duì)含Cu開放金屬位點(diǎn)(Cu-OMS)材料的氫同位素分離和CO2捕獲性能進(jìn)行了系統(tǒng)性的理論研究。開展的主要研究工作如下:(1)...

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 金屬-有機(jī)骨架材料簡(jiǎn)介
        1.2.1 IRMOF系列材料
        1.2.2 ZIF系列材料
        1.2.3 MIL系列材料
        1.2.4 UiO系列材料
        1.2.5 孔籠-孔道結(jié)構(gòu)系列材料
    1.3 計(jì)算化學(xué)簡(jiǎn)介
        1.3.1 量子力學(xué)方法
        1.3.2 分子模擬方法
    1.4 計(jì)算化學(xué)在MOF材料研究的應(yīng)用
        1.4.1 量子化學(xué)與分子模擬在MOF中的應(yīng)用
        1.4.2 高通量計(jì)算篩選在MOF中的應(yīng)用
    1.5 MOF材料在吸附分離方面的應(yīng)用
        1.5.1 氫同位素分離
        1.5.2 CO₂的捕獲
    1.6 選題依據(jù)與意義
    1.7 本論文的創(chuàng)新之處
第二章 含Cu-OMS的MOF對(duì)氫同位素吸附的理論研究
    2.1 引言
    2.2 計(jì)算細(xì)節(jié)
        2.2.1 量化計(jì)算方法和過程
        2.2.2 力場(chǎng)開發(fā)方法和過程
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 量化計(jì)算結(jié)果
        2.3.2 力場(chǎng)開發(fā)結(jié)果
        2.3.3 力場(chǎng)驗(yàn)證
    2.4 本章小結(jié)
第三章 氫同位素分離的高通量計(jì)算篩選研究
    3.1 引言
    3.2 計(jì)算細(xì)節(jié)
        3.2.1 MOF材料的結(jié)構(gòu)
        3.2.2 計(jì)算模型和方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 構(gòu)效關(guān)系分析
        3.3.2 材料篩選
    3.4 本章小結(jié)
第四章 CO₂捕獲性能的高通量計(jì)算篩選研究
    4.1 引言
    4.2 計(jì)算細(xì)節(jié)
        4.2.1 MOF材料的結(jié)構(gòu)
        4.2.2 計(jì)算模型與方法
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 力場(chǎng)驗(yàn)證
        4.3.2 CO₂吸附存儲(chǔ)
        4.3.3 CO₂/N₂分離
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者及導(dǎo)師簡(jiǎn)介
附件



本文編號(hào)：3868641