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大气污染是影响人类健康和生态环境的重要问题。在中国大量化石燃料的使用所导致的空气污染已经严重影响人们的生活质量。其中空气污染中的小分子气体主要包括碳化物、硫化物和氮化物等。金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）因其可调节的比表面积、孔隙率、孔道结构和功能基团而受到了广泛关注,并应用于气体的储存与分离、催化、感光等方面。本论文采用分子模拟研究了MOFs和COFs对空气中SO2、NH3、H2S、NO2、NO和CO的吸附和分离,并探讨了多孔材料吸附分离有毒气体的结构-性能关系。首先,采用巨正则系综蒙特卡罗（GCMC）模拟研究了89种MOFs和COFs对有毒气体的吸附性能,并在室温条件下为每种气体筛选出前十吸附材料。通过分析MOFs和COFs的孔道几何结构和材料组成元素来评估结构-性能关系,从而优化有毒气体的吸附条件。从金属簇结构来讲,含开放金属位点的MOFs对NH3、H2S、NO2和NO的吸附影响较大。特别是对于NH3的吸附而言,开放金属位的影响可以达到90%以上,这说明静电相互作用在NH3的吸附过程中起着重要的角色。此外,筛选结果显示ZnBDC和IRMOF-13是同时捕获NH3、H2S、NO2、NO和CO的理想候选者。其次,本文还使用上述材料进行了空气中硫化物分离的研究。本文采用硫化物浓度为100 ppm的混合空气体系为研究目标,其中空气为N2和O2摩尔比为79:21的简化混合模型。通过对变压吸附（PSA）和变温吸附（TSA）脱硫过程的研究,评估每种材料对混合体系在分离过程中的选择性、工作能力和选择参数,并利用分子动力学（MD）模拟考察部分优选材料中N2浓度变化对体系中各种气体扩散性能的影响。结果表明UiO-66、ZIF-71、ZIF-69和ZIF-97对空气中H2S的分离具有良好性能,它们常温常压下对H2S选择性高于300,吸附量高于0.01 mmol/g;从1 bar升至10 bar的PSA工作能力可达0.06 mmol/g;从348 K降至298 K的TSA工作能力可达0.008mmol/g。空气中SO2的净化研究发现UiO-66、ZIF-71、ZIF-69、MIL-100、Zn-DOBDC、ZnBDC、IRMOF-11和MIL-140B是理想材料,它们常温常压下对SO2的选择性高于500,吸附量高于0.06 mmol/g;从1 bar升至10 bar的PSA工作能力高于0.2 mmol/g;从348 K降至298 K的TSA工作能力高于0.05 mmol/g。随着N2浓度的变化,硫化物在上述备选材料中的扩散速率基本不变,并处在2×10-11 m2/s至4×10-10 m2/s的较低数值之间。综合分析发现,ZIF系列材料拥有良好的硫化物脱除性能,从吸附密度图可知ZIFs孔道中的含氮杂环基团对硫化物有较强的吸引力。此外研究发现具有开放Zn金属位点的MOFs具有较好的SO2吸附性能,吸附密度图显示SO2中的O原子优先吸附于暴露在孔道内壁的Zn原子周围。在X-DOBDC（X=Zn、Mg、Ni和Co）系列材料中开放金属位点对硫化物分离的影响大小排序为Zn>Mg>Ni>Co。