微孔有机晶体材料因其在气体存储、分离、识别及工业和环境保护领域具有广阔的应用前景,使其成为国际研究的热点领域之一。本项目以TPP为模板通过对侧基和连接原子的化学修饰,设计系列多功能类TPP微孔晶体主体分子。用DFT方法考察结构与给电子能力和稳定性间的关系。利用分子力学方法考察主体分子结构与形成的晶体材料孔道尺寸间的关系。利用色散力校正的DFT-D方法研究设计主体分子TTP在孔道内与吸附气体间的范德华相互作用,寻找吸附优势构象,比较不同气体的吸附选择性,确定了设计材料可以用于纯化氢气、储存甲烷和清除空气中的CO2。采用巨正则蒙特卡洛模拟(GCMC)和DFT-D方法相结合研究氢气中含有N2, CH4, CO2二元混合气体在微孔有机晶体材料TTB孔道内的吸附行为,证实材料孔道内对N2, CH4, CO2的吸附远高于H2,表明TTB是氢气提纯的适合材料。同时开展新型功能(光、磁、高迁移率)材料设计及性能的研究。
英文主题词organic porous molecular crystal material; gas adsorption, molecular design; molecular modeling; GCMC