金属-有机骨架材料的构效关系及设计

作者: 仲崇立著 , 刘大欢著 , 阳庆元著

出版社: 科学出版社

出版时间: 2015-01

版次: 1

ISBN: 9787030371560

定价: 108.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 248页

字数: 320千字

正文语种: 简体中文

丛书: 纳米科学与技术

分类: 工程技术

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　　纳微结构材料，由于其结构特性，在多方面表现出优异的性能。近十年来，一类被称为“金属有机骨架材料”的有机无机杂化纳米多孔材料受到了广泛关注，成为新材料领域的研究热点与前沿之一。目前，从事MOF材料研究的人员逐年增加，而其亦正在从实验室逐步走向工业化。由于结构较传统的多孔材料复杂、多样，MOF材料的结构。性能关系的研究尚存在较大挑战，从而影响了对MOF材料的主动设计。《金属-有机骨架材料的构效关系及设计》针对此问题，主要介绍MOF材料构效关系的研究进展，特别是利用计算化学与分子模拟等先进手段获得的成果，不仅使读者掌握MOF材料的构效关系，用于指导实验合成与应用，还可以对计算手段有一个总体的了解，从而促进计算科学与技术在材料领域的应用。
　　《金属-有机骨架材料的构效关系及设计》内容深入浅出，并提供丰富的研究实例，适合化工、材料、化学等领域的相关研究人员阅读参考。　　仲崇立，1966年4月生，1993年获北京化工大学工学博士学位，1995年4月至1998年5月任日本广岛大学化工系助理教授，1998年6月至1999年8月任荷兰代尔夫特理工大学博士后研究员，1999年9月至今．任北京化工大学教授、计算化学研究室主任。担任国际杂志E-Journal of Chemistry，The Open Thermodynamics Journal编委。长期从事面向化工、环境、能源等领域应用的纳微结构材料的分子模拟与设计研究，主持国家杰出青年科学基金项目、国家自然科学基金重点项目等多项课题，发表SCI收录论文1 80余篇，国务院“享受政府特殊津贴专家”，获高等学校科学研究优秀成果奖（自然科学奖）二等奖、北京市科学技术奖二等奖（基础类）、教育部“高校青年教师奖”等6项科技与人才奖励。前言
第1章概述
1．1 金属一有机骨架材料简介
1．2 金属有机骨架材料的主要研究方向
1．2．1 材料合成
1．2．2 储能性能
1．2．3 分离性能
1．2．4 催化性能
1．2．5 稳定性
1．2．6 其他方面
1．3 常见的金属一有机骨架材料
1．3．1 IRMOF系列材料
1．3．2 具有孔笼一孔道结构的MOF材料
1．3．3 MIL系列材料
1．3．4 CPL系列材料
1．3．5 ZIF系列材料
1．3．6 NN系列材料
1．3．7 UiO系列材料
1．3．8 混合配体MOF材料
1．3．9 混合金属MOF材料
参考文献

第2章金属一有机骨架材料的制备方法
2．1 MOF材料的合成方法
2．1．1 水热／溶剂热合成
2．1．2 微波合成
2．1．3 超声合成
2．1．4 离子热合成
2．1．5 电化学合成
2．1．6 机械合成
2．2 MOF材料活化方法
2．2．1 溶剂交换活化
2．2．2 高温煅烧活化
2．2．3 超临界CO2活化
2．2．4 超声活化
参考文献

第3章金属一有机骨架材料的计算化学研究方法
3．1 量子化学方法
3．1．1 第一性原理方法
3．1．2 密度泛函理论
3．2 分子力学方法
3．3 分子模拟方法
3．3．1 蒙特卡罗方法
3．3．2 分子动力学方法
3．4 MOF材料领域计算化学研究综述
参考文献

第4章金属一有机骨架材料吸附性能的构效关系研究
4．1 氢气的存储
4．1．1 MOF储氢量与储氢机理
4．1．2 MOF储氧的构效关系
4．1．3 提高MOF材料储氢能力的方法与材料设计
4．1．4 氢气在MOF材料中吸附的量子化效应
4．2 甲烷的吸附
4．2．1 MOF材料中CH4的吸附量与吸附机理
4．2．2 MOF材料中CH4吸附的构效关系
4．2．3 提高CH4吸附量的MOF材料设计
4．3 二氧化碳的吸附
4．3．1 MOF材料中CO2吸附的构效关系
4．3．2 MOF材料静电特性对CO2吸附的影响
4．4 其他气体分子的吸附
参考文献

第5章金属一有机骨架材料中气体扩散性质的构效关系研究
5．1 MOF材料中气体扩散研究简介
5．2 MOF材料的金属簇和有机配体对气体扩散性质的影响
5．3 MOF材料的互穿结构对气体扩散性质的影响
5．4 二氧化碳在MOF材料中的扩散
5．5 孔笼孔道结构对MOF中气体扩散的影响
5．6 MOF材料的柔韧性对气体扩散的影响
5．6．1 MOF柔性力场研究简介
5．6．2 不同气体在同一种柔性骨架材料中扩散的构效关系
5．6．3 同一气体在不同柔性骨架材料中扩散的构效关系
参考文献

第6章金属一有机骨架材料分离性能构效关系研究及设计
6．1 研究方法的开发
6．1．1 MOF材料静电特性的研究方法
6．1．2 MOF骨架原子电荷的快速估算方法
6．1．3 微观选择性
6．1．4 “吸附度”及MOF分离性能QSPR模型的建立
6．2 吸附分离
6．2．1 与CO2相关的吸附分离研究
6．2．2 烯烃和烷烃气体混合物的吸附分离研究
6．2．3 其他气体混合物
6．3 膜分离
6．3．1 MOF膜研究进展简介
6．3．2 MOF膜的构效关系研究
6．4 强化分离效果的途径
6 4．1 调整孔径大小及形状
6．4．2 引人互穿结构
6．4．3 化学改性
参考文献

第7章共价有机骨架材料简介
7．1 COF材料的吸附与扩散性能研究
7．1．1 COF材料的储气性能
7．1．2 COF材料中的气体扩散性能
7．1．3 COF材料储气性能的构效关系
7．1．4 提高COF材料储气性能的材料改性与设计
7．2 COF材料的分离性能研究
7．3 C0F材料的热膨胀与机械性能研究
7．4 COF材料的其他性质研究
参考文献

第8章 MOF材料构效关系研究与设计展望
8．1 概念创新
8．2 方法创新
8．3 面向应用的MOF合成与设计
8．4 MOF材料稳定性与力学性能研究
8．5 虚拟MOF材料设计与筛选方法开发
参考文献
内容简介:
　　纳微结构材料，由于其结构特性，在多方面表现出优异的性能。近十年来，一类被称为“金属有机骨架材料”的有机无机杂化纳米多孔材料受到了广泛关注，成为新材料领域的研究热点与前沿之一。目前，从事MOF材料研究的人员逐年增加，而其亦正在从实验室逐步走向工业化。由于结构较传统的多孔材料复杂、多样，MOF材料的结构。性能关系的研究尚存在较大挑战，从而影响了对MOF材料的主动设计。《金属-有机骨架材料的构效关系及设计》针对此问题，主要介绍MOF材料构效关系的研究进展，特别是利用计算化学与分子模拟等先进手段获得的成果，不仅使读者掌握MOF材料的构效关系，用于指导实验合成与应用，还可以对计算手段有一个总体的了解，从而促进计算科学与技术在材料领域的应用。
　　《金属-有机骨架材料的构效关系及设计》内容深入浅出，并提供丰富的研究实例，适合化工、材料、化学等领域的相关研究人员阅读参考。
作者简介:
　　仲崇立，1966年4月生，1993年获北京化工大学工学博士学位，1995年4月至1998年5月任日本广岛大学化工系助理教授，1998年6月至1999年8月任荷兰代尔夫特理工大学博士后研究员，1999年9月至今．任北京化工大学教授、计算化学研究室主任。担任国际杂志E-Journal of Chemistry，The Open Thermodynamics Journal编委。长期从事面向化工、环境、能源等领域应用的纳微结构材料的分子模拟与设计研究，主持国家杰出青年科学基金项目、国家自然科学基金重点项目等多项课题，发表SCI收录论文1 80余篇，国务院“享受政府特殊津贴专家”，获高等学校科学研究优秀成果奖（自然科学奖）二等奖、北京市科学技术奖二等奖（基础类）、教育部“高校青年教师奖”等6项科技与人才奖励。
目录:
前言
第1章概述
1．1 金属一有机骨架材料简介
1．2 金属有机骨架材料的主要研究方向
1．2．1 材料合成
1．2．2 储能性能
1．2．3 分离性能
1．2．4 催化性能
1．2．5 稳定性
1．2．6 其他方面
1．3 常见的金属一有机骨架材料
1．3．1 IRMOF系列材料
1．3．2 具有孔笼一孔道结构的MOF材料
1．3．3 MIL系列材料
1．3．4 CPL系列材料
1．3．5 ZIF系列材料
1．3．6 NN系列材料
1．3．7 UiO系列材料
1．3．8 混合配体MOF材料
1．3．9 混合金属MOF材料
参考文献

第2章金属一有机骨架材料的制备方法
2．1 MOF材料的合成方法
2．1．1 水热／溶剂热合成
2．1．2 微波合成
2．1．3 超声合成
2．1．4 离子热合成
2．1．5 电化学合成
2．1．6 机械合成
2．2 MOF材料活化方法
2．2．1 溶剂交换活化
2．2．2 高温煅烧活化
2．2．3 超临界CO2活化
2．2．4 超声活化
参考文献

第3章金属一有机骨架材料的计算化学研究方法
3．1 量子化学方法
3．1．1 第一性原理方法
3．1．2 密度泛函理论
3．2 分子力学方法
3．3 分子模拟方法
3．3．1 蒙特卡罗方法
3．3．2 分子动力学方法
3．4 MOF材料领域计算化学研究综述
参考文献

第4章金属一有机骨架材料吸附性能的构效关系研究
4．1 氢气的存储
4．1．1 MOF储氢量与储氢机理
4．1．2 MOF储氧的构效关系
4．1．3 提高MOF材料储氢能力的方法与材料设计
4．1．4 氢气在MOF材料中吸附的量子化效应
4．2 甲烷的吸附
4．2．1 MOF材料中CH4的吸附量与吸附机理
4．2．2 MOF材料中CH4吸附的构效关系
4．2．3 提高CH4吸附量的MOF材料设计
4．3 二氧化碳的吸附
4．3．1 MOF材料中CO2吸附的构效关系
4．3．2 MOF材料静电特性对CO2吸附的影响
4．4 其他气体分子的吸附
参考文献

第5章金属一有机骨架材料中气体扩散性质的构效关系研究
5．1 MOF材料中气体扩散研究简介
5．2 MOF材料的金属簇和有机配体对气体扩散性质的影响
5．3 MOF材料的互穿结构对气体扩散性质的影响
5．4 二氧化碳在MOF材料中的扩散
5．5 孔笼孔道结构对MOF中气体扩散的影响
5．6 MOF材料的柔韧性对气体扩散的影响
5．6．1 MOF柔性力场研究简介
5．6．2 不同气体在同一种柔性骨架材料中扩散的构效关系
5．6．3 同一气体在不同柔性骨架材料中扩散的构效关系
参考文献

第6章金属一有机骨架材料分离性能构效关系研究及设计
6．1 研究方法的开发
6．1．1 MOF材料静电特性的研究方法
6．1．2 MOF骨架原子电荷的快速估算方法
6．1．3 微观选择性
6．1．4 “吸附度”及MOF分离性能QSPR模型的建立
6．2 吸附分离
6．2．1 与CO2相关的吸附分离研究
6．2．2 烯烃和烷烃气体混合物的吸附分离研究
6．2．3 其他气体混合物
6．3 膜分离
6．3．1 MOF膜研究进展简介
6．3．2 MOF膜的构效关系研究
6．4 强化分离效果的途径
6 4．1 调整孔径大小及形状
6．4．2 引人互穿结构
6．4．3 化学改性
参考文献

第7章共价有机骨架材料简介
7．1 COF材料的吸附与扩散性能研究
7．1．1 COF材料的储气性能
7．1．2 COF材料中的气体扩散性能
7．1．3 COF材料储气性能的构效关系
7．1．4 提高COF材料储气性能的材料改性与设计
7．2 COF材料的分离性能研究
7．3 C0F材料的热膨胀与机械性能研究
7．4 COF材料的其他性质研究
参考文献

第8章 MOF材料构效关系研究与设计展望
8．1 概念创新
8．2 方法创新
8．3 面向应用的MOF合成与设计
8．4 MOF材料稳定性与力学性能研究
8．5 虚拟MOF材料设计与筛选方法开发
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