【摘 要】
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金属-有机骨架(MOFs)和共价-有机骨架(COFs)材料作为目前最新的多孔骨架材料,在气体存储与分离、催化、光学以及电学等方面具有广泛的应用前景。为此,对它们进行基础理论研究
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金属-有机骨架(MOFs)和共价-有机骨架(COFs)材料作为目前最新的多孔骨架材料,在气体存储与分离、催化、光学以及电学等方面具有广泛的应用前景。为此,对它们进行基础理论研究显得十分必要。
基于第一性原理密度泛函理论计算,我们研究了金属团簇与MOF-5、IRMOF-3、IRMOF-3-OH和IRMOF-3-SH的相互作用,发现它们之间的粘附很弱,说明金属团簇在MOFs孔道内不能稳定存在。当移去配体官能团-NH2、-SH和-OH上的一个H原子后,发现金属团簇与改性后MOFs之间的作用增强,为化学吸附。通过电子性质的分析,我们发现金属团簇能够稳定存在于改性后的。MOFs孔道内,归因于金属与N、S或O之间存在电荷转移,产生成键轨道。
采用第一性原理密度泛函理论,我们还研究了不同方向的电场对MPc-COFs(M=Ni、Zn、Pt、Cu、Pd)能带结构的影响。结果表明,沿[100]晶向的电场能够有效影响MPc-COFs的电子结构,在足够强的电场下MPc-COFs的能带降到了导体范围。为了探究电场对MPc-COFs的作用机制,我们分别从电子结构、前线轨道和Mnlliken电荷方面进行了分析,结果显示沿[100]方向电荷密度的极化导致一些简并轨道的分裂,从而降低了MPc-COFs的能带。
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