第十一章金属有机框架吸附及分子模拟
金属有机框架材料的气体吸附与分离研究
金属有机框架材料的气体吸附与分离研究随着全球能源危机的逐渐加剧，气体吸附与分离技术变得越来越重要。
金属有机框架材料（MOFs）作为一种新兴的多孔材料，因其特殊的结构和优异的气体吸附性能而备受关注。
本文将探讨金属有机框架材料在气体吸附与分离领域的研究进展。
1. 金属有机框架材料的特性金属有机框架材料是由金属离子和有机配体通过配位反应构建而成的多孔晶体材料。
其结构具有高度的可调性，可以通过改变金属离子和有机配体的种类、长度和配位数等来调控孔径和孔隙结构。
这种结构特性赋予了金属有机框架材料优异的气体吸附性能。
2. 气体吸附机制金属有机框架材料的气体吸附机制主要包括孔隙限域效应和表面作用效应。
孔隙限域效应是指气体分子在孔道中发生分子运动受到孔道限制的效应，而表面作用效应是指气体分子与金属有机框架材料表面发生相互作用的效应。
这两种效应共同作用下，使得金属有机框架材料具有高效的气体吸附性能。
3. 气体分离应用金属有机框架材料因其优异的气体吸附性能，在气体分离领域有广泛的应用。
例如，它可以用于二氧化碳捕获与储存，帮助解决全球变暖问题。
此外，金属有机框架材料还可以用于气体的分子筛分和选择性吸附，实现对混合气体的分离与提纯。
4. 提高气体吸附性能的策略为了进一步提高金属有机框架材料的气体吸附性能，研究者们提出了多种策略。
例如，可以通过合理设计和控制金属有机框架材料的结构，优化其孔道结构和表面性质；还可以通过引入功能化基团，增强其与目标气体之间的相互作用，提高气体吸附能力。
5. 未来发展趋势金属有机框架材料在气体吸附与分离研究领域具有广阔的应用前景。
未来的发展趋势主要包括进一步提高气体吸附性能，探索新型金属有机框架材料的合成方法；研究金属有机框架材料的催化性能，实现吸附与反应的复合应用；开展大规模制备和工业应用研究，将金属有机框架材料应用于实际能源和环境领域。
结论金属有机框架材料作为一种新型的多孔材料，在气体吸附与分离研究领域具有巨大的潜力。
金属有机框架材料在气体吸附与分离中的应用
金属有机框架材料在气体吸附与分离中的应用随着科学技术的不断进步，材料科学领域也在不断发展。
金属有机框架材料（MOFs）作为一种新型的多孔材料，在气体吸附与分离方面展现出了巨大的潜力。
本文将探讨金属有机框架材料在气体吸附与分离中的应用，并介绍一些相关的研究成果。
首先，我们需要了解什么是金属有机框架材料。
金属有机框架材料是由金属离子与有机配体通过配位键连接而成的多孔晶体结构。
这种结构使得金属有机框架材料具有高度可调性和可控性，能够通过调整金属离子和有机配体的选择，来实现对孔径大小、孔隙结构和表面性质的调控。
在气体吸附方面，金属有机框架材料具有出色的性能。
由于其多孔结构，金属有机框架材料能够吸附大量的气体分子。
同时，其可调控的孔径大小和表面性质，使得金属有机框架材料对不同气体分子具有选择性吸附的能力。
这使得金属有机框架材料在气体分离和储存方面具有广阔的应用前景。
研究人员已经在金属有机框架材料的气体吸附与分离方面取得了一些重要的突破。
例如，一些研究表明，金属有机框架材料可以用于二氧化碳的吸附与分离。
由于二氧化碳是一种重要的温室气体，其减排对于应对气候变化具有重要意义。
金属有机框架材料能够高效地吸附二氧化碳分子，并实现其与其他气体的分离，从而为二氧化碳的捕获和储存提供了新的途径。
此外，金属有机框架材料还可以应用于天然气的吸附与分离。
天然气是一种重要的能源资源，其中的主要成分是甲烷。
通过使用金属有机框架材料，可以将甲烷与其他杂质气体进行有效分离，从而提高天然气的纯度和利用效率。
除了二氧化碳和天然气，金属有机框架材料还可以应用于其他气体的吸附与分离。
例如，一些研究表明，金属有机框架材料可以用于氢气的吸附与分离。
氢气是一种重要的清洁能源，其吸附与分离对于氢能的应用具有重要意义。
金属有机框架材料能够高效地吸附氢气分子，并实现其与其他气体的分离，从而为氢能的储存和利用提供了新的途径。
总之，金属有机框架材料在气体吸附与分离中具有巨大的应用潜力。
金属有机框架材料在吸附分离中的应用
金属有机框架材料在吸附分离中的应用金属有机框架材料（Metal-Organic Frameworks，MOFs）是一类由金属离子或金属团簇与有机配体通过配位键连接而成的三维多孔材料。
由于其独特的结构和性质，MOFs在吸附分离领域展现出巨大的潜力。
本文将探讨MOFs在吸附分离中的应用及其前景。
1. MOFs的吸附分离性能MOFs的多孔结构赋予其高度可调性，可以通过合理设计和调控来实现对特定物质的高效吸附和分离。
MOFs材料的孔径和孔隙结构可以根据目标分子的大小和性质进行调整，从而实现对不同物质的选择性吸附和分离。
此外，MOFs具有高表面积和大孔容量的特点，可以提供更多的吸附位点和吸附能力，从而提高吸附分离效率。
2. MOFs在气体分离中的应用MOFs在气体分离领域展现出广阔的应用前景。
例如，由MOFs构筑的分子筛可以实现对二氧化碳（CO2）的高效吸附和分离，具有重要的环境和工业应用价值。
此外，MOFs还可以用于空气分离、天然气净化等领域，可提高气体分离的效率和经济性。
3. MOFs在液相分离中的应用MOFs在液相分离中也表现出卓越的性能。
由于其多孔结构和高度可调性，MOFs可以用于有机物的吸附和分离。
例如，MOFs材料可以用于有机废水处理中，对有害有机物质的去除效果显著。
此外，MOFs还可以用于蛋白质纯化、药物分离提纯等领域，为化学和生物工艺提供了有力的分离手段。
4. MOFs在环境治理中的应用MOFs在环境治理中的应用也备受关注。
MOFs材料可以作为吸附剂，用于水处理中的重金属和有机物的去除。
此外，MOFs还可以用于空气污染物的吸附和催化降解，具有重要的环境修复和治理价值。
5. MOFs的挑战与展望尽管MOFs在吸附分离领域表现出了巨大的潜力，但也面临一些挑战。
例如，MOFs的合成方法仍然较为繁琐和复杂，需要进一步简化和优化。
此外，MOFs在湿度和温度等条件下的稳定性也需要提高。
未来，随着MOFs合成技术和应用研究的不断深入，相信MOFs在吸附分离领域的应用前景将更加广阔。
吸附,孔结构变化,分子模拟-概述说明以及解释
吸附,孔结构变化,分子模拟-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述吸附是一种分子或离子在表面上被结合或吸附的过程，它在许多领域中具有重要的应用，如催化剂、分离技术和环境污染控制等。
吸附过程涉及分子与表面的相互作用，因此对吸附行为的理解对于提高催化剂的效率、优化分离过程以及减轻环境污染具有重要意义。
孔结构是指由孔隙组成的材料内部的微观结构。
孔隙是指空间中被一定材料所充满的微小空洞，它们可以是纳米尺度的孔隙，也可以是介于微米和毫米之间的孔隙。
孔结构对于许多材料的性能和应用具有重要影响，尤其是在吸附和分离领域中。
通过调控孔结构的大小、形状和分布，可以实现对吸附剂或分离材料的性能进行精确控制，从而提高吸附和分离效果。
分子模拟是一种利用计算机仿真技术来模拟和研究分子系统行为的方法。
它可以通过建立适当的模型和算法，模拟分子之间的相互作用，从而揭示分子间的结构和动力学性质。
分子模拟方法包括分子动力学模拟、蒙特卡罗模拟和量子力学计算等。
这些方法可以用来研究吸附过程中的分子与表面的相互作用，预测吸附行为和孔结构的变化，并为设计和优化吸附剂和分离材料提供指导。
本文将分别介绍吸附、孔结构变化和分子模拟的基本概念和原理，并探讨它们在吸附和分离研究中的应用。
我们将重点关注吸附过程中分子与表面的相互作用机理、孔结构对吸附和分离性能的影响以及分子模拟在预测和优化吸附剂和分离材料方面的应用。
通过深入研究这些方面，我们可以更好地理解吸附行为、优化孔结构和提高吸附分离效果，为相关领域的应用和发展提供理论指导和技术支持。
文章结构部分的内容可以如下所示：1.2 文章结构本文共分为三个主要部分，即引言，正文和结论。
在引言部分，我们将首先对论文的主题进行概述，即吸附、孔结构变化和分子模拟。
我们将讨论吸附的概念和意义，以及孔结构变化和分子模拟在相关研究中的作用。
接下来的正文部分将进一步探讨吸附、孔结构变化和分子模拟的相关内容。
我们将首先介绍吸附的基本原理、吸附过程中的影响因素以及吸附的应用领域。
金属有机框架材料的纳米结构与吸附性能研究
金属有机框架材料的纳米结构与吸附性能研究金属有机框架材料（MOFs）是一类由金属离子或金属簇与有机配体相互作用形成的高度排列的结晶材料。
由于其独特的结构和多样的功能，MOFs在吸附、分离和储能等领域展现出巨大的应用潜力。
近年来，研究者们对MOFs的纳米结构和吸附性能进行了广泛研究。
MOFs的纳米结构是指其晶体结构中的微观形貌和尺寸。
通过控制MOFs的合成方法和条件，研究者们成功地制备了一系列纳米级MOFs。
这些纳米结构的MOFs具有高比表面积、丰富的孔道以及可调控的通道结构，这些特点赋予了MOFs卓越的吸附性能。
例如，由于其高度有序的孔道结构，MOFs可以通过表面吸附作用捕获和分离气体和液体中的有害物质，如CO2、甲醛和重金属离子等。
此外，MOFs还可以用于储存和释放气体，对于能源储存和转化具有重要意义。
为了深入理解MOFs的吸附性能，研究者们通过实验和模拟方法揭示了MOFs 吸附过程中的原子尺度行为及其机制。
如使用扫描电子显微镜和透射电子显微镜等表征手段观察MOFs的形貌和结构，通过X射线衍射和氨气吸附实验等技术研究MOFs的吸附性能。
这些研究揭示了MOFs内部孔道的结构特征，如孔径大小、孔道连通性等对吸附性能的影响。
此外，分子模拟方法也被广泛应用于MOFs的研究，通过计算模拟MOFs和特定气体或液体之间的相互作用力，揭示了MOFs内部以及表面吸附位点的吸附行为和选择性。
这些研究为设计和合成具有高效吸附性能的MOFs提供了理论依据和指导。
除了纳米结构和吸附性能的研究，研究者们还对MOFs在环境保护、催化和药物递送等领域的应用进行了广泛研究。
例如，利用MOFs的高比表面积和富有刚度的骨架结构，可以将其用作催化剂的载体，用于提高催化反应的效率和选择性。
此外，MOFs还可以用于药物递送系统，可以将药物吸附在其孔道内，通过控制吸附与释放条件实现药物的控释。
这些应用拓宽了MOFs的研究领域，将其应用于更多的实际问题中。
金属有机框架材料的合成及其在气体吸附与分离中的应用
金属有机框架材料的合成及其在气体吸附与分离中的应用一、引言金属有机框架材料（MOFs）作为一种新型的多孔材料，在气体吸附与分离领域展现出巨大的应用潜力。
其具有高度可控的结构、大比表面积和孔径、可调控的表面化学性质等特点，使其在气体吸附、分离和储存等方面具有独特优势。
本文将综述金属有机框架材料的合成方法及其在气体吸附与分离中的应用，并从理论和实践角度探讨其发展前景。
二、金属有机框架材料的合成方法金属有机框架材料是一种由金属离子（或簇）和有机配体通过配位键连接而成的晶体结构化合物。
其合成方法主要包括溶剂热法、水热法、气相法、自组装法等。
其中，溶剂热法是目前应用最为广泛且最为成熟的一种合成方法。
通过控制反应温度、时间和溶剂种类，可以合成出具有特定结构和性能的金属有机框架材料。
此外，水热法能够在常温下制备MOF材料，具有绿色合成的优势。
气相法则是一种高温高压条件下制备MOF材料的方法，可以获得高度晶化度和孔隙度的产物。
三、金属有机框架材料在气体吸附中的应用由于其多孔结构和可调控的表面化学性质，金属有机框架材料在气体吸附方面表现出色。
以甲烷、二氧化碳等气体为例，MOF材料能够通过孔径和亲和力的调节实现对不同气体的选择性吸附。
此外，MOF材料还可以通过局域催化反应来实现气体的转化和催化，在能源储存和环境治理等方面具有广阔的应用前景。
四、金属有机框架材料在气体分离中的应用除了在气体吸附方面的应用，MOF材料在气体分离领域也表现出色。
由于其孔径可控的特点，MOF材料可以实现对混合气体的高效分离，从而提高气体纯度和分离效率。
MOF材料还可以通过功能化调控表面化学性质，实现对特定气体的选择性吸附和分离，为工业生产和环境保护提供了新的解决方案。
五、金属有机框架材料的未来展望金属有机框架材料作为一种新型的多孔材料，在气体吸附与分离领域具有巨大的应用潜力。
随着合成方法的不断改进和材料性能的不断优化，MOF材料将在气体分离、储存、传感等方面发挥越来越重要的作用。
金属有机框架材料在气体吸附中的应用
金属有机框架材料在气体吸附中的应用金属有机框架材料（Metal-Organic Framework，简称MOF）是一类由金属离子或金属簇与有机配体相连而形成的多孔结构材料。
由于其巨大的比表面积和可调控的孔隙结构，金属有机框架材料在气体吸附领域展现出了巨大的应用潜力。
本文将就金属有机框架材料在气体吸附中的应用进行探讨。
一、气体吸附原理及挑战在探讨金属有机框架材料在气体吸附中的应用之前，我们首先了解一下气体吸附的原理及挑战。
气体吸附是指气体分子与材料表面相互作用，形成物理吸附或化学吸附，从而实现气体分离、储存、传递等功能。
然而，传统材料在吸附能力、选择性和循环稳定性等方面存在一定的局限性。
这为金属有机框架材料的应用提供了机遇。
二、金属有机框架材料的优势金属有机框架材料的优势主要体现在以下几个方面。
1. 巨大的比表面积：金属有机框架材料的网络结构具有多孔性，其中包含大量的微米级空隙。
这使得金属有机框架材料的比表面积可以达到数千平方米/克，远远高于传统吸附材料。
2. 可调控的孔隙结构：金属有机框架材料的孔隙结构可以通过选择不同种类的金属离子和有机配体进行合成，实现对吸附材料孔隙大小和分布的调控。
这为不同气体的吸附提供了便利。
3. 高气体吸附能力：由于其巨大的比表面积和可调控的孔隙结构，金属有机框架材料表现出了高度的气体吸附能力。
这使得它们在气体储存和分离方面具备很大的潜力。
4. 循环稳定性：金属有机框架材料具有较好的循环稳定性，能够经受多次吸附与解吸循环的挑战，保持其良好的吸附性能。
这使得金属有机框架材料在实际应用中更具可行性。
三、金属有机框架材料的应用案例1. 气体分离：金属有机框架材料的可调控孔隙结构使其能够实现对不同气体的选择性吸附。
例如，一些特定的金属有机框架材料可以实现对二氧化碳、甲烷等气体的高效吸附，从而实现二氧化碳捕集和天然气净化等应用。
2. 气体储存：由于其巨大的比表面积和高气体吸附能力，金属有机框架材料在气体储存领域也具备潜在应用。
金属有机框架在气体吸附中的应用研究
金属有机框架在气体吸附中的应用研究近年来，金属有机框架（MOF）作为一种新型的材料，引起了广泛的关注和研究。
MOF作为一种特殊的多孔材料，在气体吸附、分离、存储等方面具有广泛的应用前景。
本文将着重介绍金属有机框架在气体吸附中的应用研究。
一、MOF的概念MOF是一种以金属离子（钯、镍、铜等）为中心，以有机配体（苯二酸、三苯基三氮烯等）为链接，形成一种二维或三维网络结构的多孔材料。
MOF由于具有显著的孔隙结构、高度的表面积和可调控的化学环境等优点，在气体吸附、分离、储气、催化、化学传感等方面有着广泛的应用前景。
二、MOF在气体吸附中的应用研究由于MOF具有可以调节孔径大小、孔隙率、孔道长度等优点，使MOF在气体的吸附和分离中有着显著的应用前景。
以下将详细描述其在气体吸附方面的应用研究。
1. MOF在二氧化碳吸附中的应用二氧化碳是一种重要的温室气体，其排放量是影响全球气候变化的主要原因之一。
为了降低二氧化碳排放量和有效地进行捕获，MOF作为一种高度具有潜力的吸附剂，已经被广泛研究。
MOF中的孔道网络结构可以有效地促进二氧化碳的扩散和吸附。
不同MOF的孔径可以被调整以适应不同的二氧化碳吸附需求。
例如，UiO-66-MOF以其高度特化的孔径尺寸（0.27nm）而在CO2吸附方面拥有很好的效果。
2. MOF在氧气吸附中的应用氧气是人类生存必须的气体之一。
MOF在氧气吸附和贮存方面找到了另一个有效的用途。
MOF-74具有较高相对分子质量和孔道宽度，可以有效地吸附氧气，其吸附量可达到常温下吸附容量的1/3，因此可作为氧气储存的新型材料。
3. MOF在甲烷吸附中的应用甲烷是一种重要的燃料，具有良好的燃烧性能和热值。
然而，甲烷的易燃、挥发性和对空气中氧气的敏感性使其在储存和输送方面有一定的局限性。
MOF能以极其稳定的方式控制甲烷的吸附量和释放量。
例如，MIL-101具有特定的孔径，可吸附达为其空间的1/3的甲烷。
三、MOF的发展前景MOF作为气体吸附方向的新材料，在其产业应用方面市场前景广阔，且其研究领域还有很大的空间可以挖掘。
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第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
理化指标
物理吸附
化学吸附
吸附作用力 吸附热 选择性 吸附层 吸附速率 可逆性 发生吸附温度
范德华力 接近于液化热 低 单或多分子层 快，活化能小 可逆 低于吸附质临界温度
（4）物理吸附可以是单分子层吸附也可以是多分子层吸附，而 化学吸附通常只是单分子层吸附，某些情况下，化学吸附单分 子层上还可能发生物理吸附；
（5）物理吸附瞬时发生，而化学吸附一般需要达到一定的活化 能后才发生。
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
具有如下特点的吸附称为物理吸附： 1. 吸附力是由固体和气体分子之间的van der Waals引力产生
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
分子力学方法核心和基石是分子力场, 它是包含了键长、 键角、二面角变化等内部能量项以及非键相互作用等外 部能量项的一种势能函数, 其力场参数可通过拟合相关 实验数据和量子力学计算结果来获得。
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
该方法不仅被大量用于复杂分子的构象搜索和热力学 分析, 而且也是分子模拟方法的基础。由于分子力学 方法不能提供和电子分布相关的性质, 因而当所研究 的体系涉及化学键的形成与断裂等问题时, 该方法是 无能为力的。
常用的吸附分离设备有： 吸附搅拌槽 固定床吸附器 移动床 流化床
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
影响气-固界面吸附的主要因素有：温度、压力以及吸附 剂和吸附质的性质。 无论物理吸附还是化学吸附，温度升高时吸附量减少，压 力增加，吸附量和吸附速率皆增大。 极性吸附剂易于吸附极性吸附质，非极性吸附剂则易于吸 附非极性物质。
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
（1）物理吸附热与冷凝热在一个数量级上，而化学吸附热与其 反应热在一个数量级上；
（2）适宜温度和压力条件下，所有的气体－固体体系中都将发 生物理吸附，而化学吸附只有当气体分子与吸附剂表面能形成 化学键时才发生；
（3）物理吸附的吸附质分子可通过减小压力的方法较容易地解 吸，而化学吸附的吸附质分子的解吸要困难得多，且容易发生 变化；
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
统计力学是研究大量原子或分子聚集体宏观运动规律 的一种计算化学方法, 它通过计算分子间的微观相互 作用, 对大量分子的运动行为进行统计平均, 从而获得 所研究体系的宏观性质 计算方法可分为理论方法和分子模拟方法
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
分子模拟方法是从统计力学原理出发, 基于分子力场, 在原子水平上建立分子模型并借助于计算机来模拟 大量分子的结构与行为, 进而研究体系的各种物理化 学性质
或边界层传递到吸附剂的外表面，称之为外扩散 过程。 2.吸附质通过孔扩散从吸附剂的外表面传递到微孔 结构的内表面，称为内扩散过程。 3.吸附质沿孔表面的表面扩散。 4.吸附质被吸附在孔表面上。
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
吸附分离过程 根据待分离物系中各组分的性质和过程的分离要求(如 纯度、回收率、能耗等)，在选择适当的吸附剂和解吸 剂基础上，采用相应的工艺过程和设备。
吸附质分子的结构越复杂，沸点越高，被吸附的能力越强。 酸性吸附剂易吸附碱性吸附质，反之亦然。
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
金属有机框架材料吸附的分子模拟
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
计算材料学是近年里飞速发展的一门新兴交叉学科。 它综合了凝聚态物理、材料物理学、理论化学、材料 力学和工程力学、计算机算法等多个相关学科。本学 科的目的是利用现代高速计算机，模拟材料的各种物 理化学性质，深入理解材料从微观到宏观多个尺度的 各类现象与特征，并对于材料的结构和物性进行理论 预言，从而达到设计新材料的目的。
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
4. 吸附很稳定，一旦吸附，就不易解吸。 5. 吸附是单分子层的。 6. 吸附需要活化能，温度升高，吸附和解吸速率加快。
总之：化学吸附相当与吸附剂表面分子与吸附质分子发 生了化学反应，在红外、紫外-可见光谱中会出现新的特 征吸收带。
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
量子力学与分子力学( QM/ MM) 联用方法 , 对于体 系中涉及/ 化学问题的活性部位( QM 区域) 采用量子 力学方法描述, 而对于体系中其他/ 物理问题部位 ( MM区域) 使用分子力学方法来计算。QM/ MM 方法 既保证了结果的可靠性, 又简化了计算, 因此在凝聚态 反应和生物大分子等方面得到了非常广泛的应用。
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
计算材料学 计算材料模拟 计算材料设计 计算凝聚态物理
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
计算机分子模拟的发展历史
从上个世纪九十年代初期以来，计算机模拟技术得到了飞速发展， 主要基于三个方面的发展：
化学键 接近于化学反应热 高 单分子层 慢，活化能大 不可逆 远高于吸附质沸点
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
对吸附剂的基本要求
（1）较高的选择性以达到一定的分离要求； （2）较大的吸附容量以减小用量； （3）较好的动力学及传递性质以实现快速吸附； （4）较高的化学及热稳定性，不溶或极难溶于待处
分子力场的发展（基石） （Amber，OPLS、Compass） 原子间的键长、键角、分子间的内聚能等
模拟算法（途径） 计算机硬件（工具）
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
具有如下特点的吸附称为化学吸附： 1. 吸附力是由吸附剂与吸附质分子之间产生的化学键力，
一般较强。 2. 吸附热较高，接近于化学反应热，一般在42kJ/mol以上。
3. 吸附有选择性，固体表面的活性位只吸附与之可发生反 应的气体分子，如酸位吸附碱性分子，反之亦然。
比表面积
单位质量吸附剂所具有的表面积称为比表面积Sg。 从技术经济性考虑，吸附分离方法要有现实意义，吸 附量应达到0.1g/(g吸附剂)以上。吸附剂的比表面积一 般应为数百-1000m2/g，高者可达3000 m2/g。要达到这 样大的表面积，必须使用多孔材料。典型的工业吸附 剂可以被制成球状、圆柱体、片状或粉体，颗粒尺寸 在50μm到1.2cm，比表面积在300～1200m2/g。
的，一般比较弱。
2. 吸附热较小，接近于气体的液化热，一般在几个kJ/mol以下。 3. 吸附无选择性，任何固体可以吸附任何气体，当然吸附量会
有所不同。
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
4. 吸附稳定性不高，吸附与解吸速率都很快 5. 吸附可以是单分子层的，但也可以是多分子层的 6.吸附不需要活化能，吸附速率并不因温度的升高而变快。 总之：物理吸附仅仅是一种物理作用，没有电子转移，没 有化学键的生成与破坏，也没有原子重排等
理流体以保证吸附剂的数量和性质； （5）较高的硬度及机械强度以减小磨损和侵蚀； （6）较好的流动性以便于装卸； （7）较高的抗污染能力以延长使用寿命； （8）较好的惰性以避免发生不期望的化学反应； （9）易再生； （10）价格便宜。
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
化学吸附： 基于在固体吸附剂表面发生化学反应使吸附质 和吸附剂之间以化学键力结合的吸附过程，因 此选择性较强。化学吸附一般速度较慢，只能 形成单分子层且不可逆。
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
一般而言，较低温度下有利于物理吸附，较 高温度（有时可超过200℃）下有利于化学吸 附。
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
吸附平衡 一定条件下，流体（气体或液体）与吸附剂接触，流 体中的吸附质被吸附剂吸附，经足够长时间后，吸附 质在两相中的含量不再改变，即吸附质在流体和吸附 剂上的分配达到一种动态平衡，称为吸附平衡。
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
相同条件下，流体中吸附质的浓度高于平衡浓度时 ，吸附质将被吸附；反之，流体中吸附质浓度低于 平衡浓度时，吸附剂上已吸附的吸附质将解吸进入 流体相，直到达到新的吸附平衡。可见，吸附平衡 关系决定着吸附过程的方向和极限，是吸附过程的 基本依据。
Monte Carlo ( MC ) molecular dynamics, (MD)
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
有关MOF的计算 1. Quantum mechanics calculations for MOFs (1) MOF Lattice constants and geometries 晶格常数和几何构型 (2) elastic properties and dynamics 弹性和力学 (3) atomic point charges 原子点电荷 (4) molecular physisorption interaction 分子物理吸附作用
第三节 金属有机框架材料吸附及分子模拟
2. Molecular Simulation of single-component Adsorption (1) Simulated Isotherms for Existing MOFs (2) Predictions of New Materials from Simulations
3. Molecular Simulation of Adsorbed Mixtures in MOFs