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金属—有机骨架材料中流体吸附性质的量化计算与分子模拟研究的任务书 任务背景: 金属-有机骨架材料(MOF)是一种由金属离子(或簇)和有机配体组成的晶体结构材料,具有高度可调性、表面积大和吸附选择性强等特点,广泛应用于气体存储、分离、催化、传感等领域。其中,MOF材料在气体吸附方面具有很高的应用潜力。因此,深入研究MOF材料在吸附方面的量化计算方法和机理,对MOF材料的应用开发和气体存储等领域具有重要意义。 任务目标: 本项目的主要任务是对金属-有机骨架材料中流体吸附性质进行量化计算与分子模拟研究,主要研究内容包括: 1.对MOF材料的结构进行模拟和优化,研究MOF吸附性能的影响因素,如材料结构、孔隙大小和形状等; 2.模拟MOF材料对不同流体的吸附情况,如氢气、甲烷、乙烯、氮气等; 3.研究MOF材料的吸附热力学性质和吸附选择性,包括吸附热、吸附量、吸附容量等; 4.研究MOF材料的动力学性质,包括吸附速率和吸附动力学模型等; 5.评价MOF材料在气体存储、分离、催化等应用领域的潜在价值,为MOF材料的应用开发提供科学依据。 任务步骤: 1.搜集相关文献,了解MOF材料的基本性质和应用前景; 2.选择合适的分子模拟软件,如Gaussian、VASP、LAMMPS等,进行MOF材料结构的建模和优化; 3.使用分子模拟软件模拟MOF材料对不同流体的吸附过程,并计算吸附热力学性质和吸附动力学特征; 4.根据模拟结果,评价MOF材料在气体存储、分离、催化等应用领域的潜在价值; 5.撰写实验报告,总结研究结果,并提出MOF材料应用和未来研究的建议。 任务要求: 1.要熟练掌握分子模拟软件的使用方法,对MOF材料的结构进行建模和模拟; 2.能够熟练处理大量数据和进行数据分析,对吸附热力学和吸附动力学进行计算和评价; 3.对物理化学和材料科学有较深入的理解和认识,能够独立思考问题,有较强的科学研究能力; 4.有良好的沟通和团队合作能力,能够与实验组紧密合作,共同完成研究任务。 参考文献: 1.Furukawa,H.etal.Thechemistryandapplicationsofmetal-organicframeworks.Science,2013,341(6149):1230444. 2.He,Y.etal.Metal-organicframeworksforenergyapplications.ChemicalSocietyReviews,2014,43(15):5657-5678. 3.Kwon,Y.T.etal.Adsorptionandseparationofgasesusingmetal-organicframeworks.ChemicalSocietyReviews,2012,41(14):5807-5832. 4.Yang,Q.etal.UnderstandingtheadsorptionmechanismofCO2andCH4onM-MOF-74(M=Mg,Co,Ni,Cu)usingmolecularsimulation.ChemicalEngineeringJournal,2017,317:285-293. 5.Li,Z.etal.Gassorptionanddiffusioninametal-organicframeworkwithopenmetalsites:molecularsimulationstudies.Langmuir,2012,28(10):4982-4989.