骨架柔性对短链烷烃分子在金属-有机骨架材料中扩散的影响  

Effect of framework flexibility on diffusion of short alkanes in metal-organic framework

作　　者：向辉[1] 刘大欢[1] 阳庆元[1] 密建国[1] 仲崇立[1] 

机构地区：[1]北京化工大学化学工程学院,北京100029

出　　处：《物理学报》2011年第9期295-300,共6页Acta Physica Sinica

基　　金：国家杰出青年科学基金(批准号:20725622);国家自然科学基金(批准号:20706002;20876006;20821004;20906002);北京市科技新星计划(批准号:2008B15)资助的课题~~

摘　　要：采用分子动力学方法,对短链烷烃在柔性和刚性具有相似拓扑结构的金属有机骨架材料(isoreticular metal-organic frameworks,IRMOFs)中的分子扩散进行了研究.结果表明,分子在柔性骨架中的自扩散系数大于在刚性骨架中的自扩散系数,在柔性骨架中的活化能小于在刚性骨架中的活化能.骨架的柔性对自扩散系数的影响随着温度的升高而增加,随着扩散分子数目以及扩散分子链长的增长而降低.因此,在利用分子模拟方法研究烷烃在金属-有机骨架材料中的扩散行为时,尤其对于较高温度以及较短的烷烃分子,使用柔性力场可以得到更合理的结果.Molecular dynamics simulations is performed to study the diffusion of several short alkanes in a flexible and rigid metal-organic framework, IRMOF-1. The results show that the self-diffusivities of alkanes in the flexible framework are larger than in a rigid framework and the activation energies in the flexible framework are less than in the rigid framework. The effect of framework flexibility on the self-diffusiviy increases with temperature inereasing and loading or chain length decreasing. Therefore, in the study of the diffusion behavior of alkanes in the metal-organic framework materials using molecular simulation method, especially for the case of the high temperature and shorter alkane molecules, flexible force field may give more reasonable results.

关 键 词：分子模拟 金属-有机骨架材料 柔性骨架 扩散 

分 类 号：O561.2[理学—原子与分子物理]