分會

第五十分會：納米體系理論與模擬

摘要

共價有機框架（COFs）因在氣體分離、催化等方面廣闊的應(yīng)用前景而備受關(guān)注。多數(shù)情況下，根據(jù)單體組合可以預(yù)測出產(chǎn)物中單一的拓撲結(jié)構(gòu)。然而，一些具有特定對稱性的單體組合（如[C2+C2]）會形成異構(gòu)體：一種是具有均一孔徑的菱形晶格結(jié)構(gòu)（sql），另一種是具有不同孔徑的Kagome晶格結(jié)構(gòu)（kgm）。實驗中，由于異構(gòu)體的生長機制尚不清楚，產(chǎn)物的拓撲結(jié)構(gòu)不易控制，因此明晰異構(gòu)體的拓撲選擇機制以提高COFs的可設(shè)計性具有重要意義。在本工作中，我們利用分子動力學(xué)模擬研究了sql和kgm的等能組裝。采用描述化學(xué)反應(yīng)的阿倫尼烏斯雙態(tài)模型探究濃度、溶劑條件和可逆性對拓撲選擇的影響。模擬結(jié)果表明，高濃度和不良溶劑條件有利于sql的形成。高化學(xué)反應(yīng)可逆性下有利于形成sql結(jié)構(gòu)，而在低可逆性條件下kgm結(jié)構(gòu)更容易形成。受濃度、溶劑等實驗條件影響的異構(gòu)體成核是拓撲選擇的關(guān)鍵。此外，本文提出了一種利用“兩步生長法”提高kgm結(jié)構(gòu)結(jié)晶度的策略，即在兩種不同的反應(yīng)可逆性下將成核和生長過程分開。

關(guān)鍵詞

共價有機框架;分子動力學(xué)模擬;異構(gòu)體;拓撲選擇;生長動力學(xué)

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