纳米孔材料化学 NMR表征、理论模拟及吸附分离PDF电子书下载

第1章 纳米孔材料结构与性能的固体核磁共振（NMR）研究 1

1.1 固体核磁共振原理和实验方法 1

1.1.1 固体中的核自旋相互作用 1

1.1.2 固体NMR实验方法 2

1.2 纳米孔材料自组装过程的固体NMR研究 9

1.2.1 分子筛的形成机理 10

1.2.2 磷铝酸盐分子筛的晶化机理 10

1.2.3 介孔硅酸盐的合成机理 14

1.2.4 介孔磷铝酸盐的合成机理 14

1.3 纳米孔道结构特征的129Xe NMR研究 19

1.3.1 129Xe NMR测量孔大小的方法 19

1.3.2 129Xe NMR测定金属离子效应 21

1.3.3 129Xe NMR测定负载金属效应 23

1.3.4 129Xe NMR表征分子筛孔结构 24

1.4 纳米孔材料活性中心的固体NMR研究 27

1.4.1 表面羟基的1HNMR研究 28

1.4.2 表面酸性的探针分子NMR研究 28

1.4.3 Bronsted/Lewis酸中心协同效应的NMR研究 34

1.4.4 金属离子活性中心的NMR研究 37

1.5 纳米孔材料中催化反应的固体NMR研究 39

1.5.1 原位NMR实验方法 39

1.5.2 催化反应机理的原位NMR研究 41

1.6 结论与展望 45

参考文献 46

第2章 分子筛的理论计算和分子模拟 51

2.1 引言 51

2.2 分子筛及多孔材料的分子模拟 52

2.2.1 模拟方法和基本概念 52

2.2.2 分子筛中的吸附 55

2.2.3 分子筛中的扩散 59

2.2.4 择形催化过程的分子模拟 65

2.2.5 吸附分离过程的分子模拟 70

2.2.6 纳米孔材料的分子模拟 75

2.3 分子筛及多孔材料的量化计算 79

2.3.1 理论背景与计算方法 79

2.3.2 分子筛理论模型 81

2.3.3 分子筛活性中心分布 83

2.3.4 复杂催化反应过程的量化计算 85

2.4 模拟计算新方法及在分子筛材料研究中的应用 91

2.4.1 从头计算分子动力学基本原理 92

2.4.2 从头计算分子动力学在分子筛材料研究中的应用 92

2.5 结论与展望 93

参考文献 94

第3章 介孔材料的理论模拟 99

3.1 介孔材料与理论模拟简介 99

3.1.1 介孔材料简介及分类 99

3.1.2 理论模拟方法简介 99

3.2 介孔材料结构和性质的理论模拟 100

3.2.1 形成过程理论模拟 101

3.2.2 孔材料结构的理论模拟表征 103

3.2.3 孔径分布的理论模拟 105

3.2.4 配位和酸性位等的模拟计算 106

3.3 介孔材料中分子的吸附、分离及扩散 107

3.3.1 M41S系列分子筛中的吸附 108

3.3.2 A1PO分子筛中的吸附 109

3.3.3 有序介孔碳及类似材料中的吸附 110

3.3.4 MOR分子筛中的吸附 110

3.3.5 ZSM-5分子筛中的吸附 111

3.3.6 其他分子筛中的吸附 113

3.3.7 MOF及相关材料中的吸附 115

3.3.8 孔材料中扩散的理论模拟 116

3.4 介孔材料内化学反应的理论模拟 118

3.5 结论与展望 121

参考文献 122

第4章 金属－有机框架材料中气体吸附与分离的分子模拟 128

4.1 引言 128

4.2 研究MOF材料气体吸附与分离的分子模拟方法 129

4.2.1 量子化学方法 129

4.2.2 周期性边界条件的化学计算和量子力学／分子力学（QM/MM）组合方法 131

4.2.3 分子力学力场 133

4.2.4 蒙特卡罗方法 137

4.2.5 分子动力学方法 138

4.3 应用 140

4.3.1 储氢材料 140

4.3.2 多孔材料捕捉与分离CO2的模拟研究 143

4.3.3 甲烷及其他气体分子的吸附和分离 146

4.4 结论与展望 147

参考文献 148

第5章 微孔分子筛材料的吸附与分离 151

5.1 引言 151

5.2 微孔分子筛的吸附性能及表征 153

5.2.1 吸附基本理论 153

5.2.2 微孔分子筛孔结构表征 162

5.2.3 吸附性能的表征 166

5.3 微孔材料的扩散性能及测定 170

5.3.1 晶内扩散 170

5.3.2 影响晶内扩散的因素 172

5.3.3 晶内扩散模型 174

5.3.4 晶内扩散的测量技术 175

5.4 微孔材料在吸附分离方面的应用 183

5.4.1 石油化工领域的应用 184

5.4.2 气体的分离与净化 186

5.4.3 清洁能源与储能 190

5.4.4 环保领域的应用 202

5.4.5 医药卫生领域的应用 203

5.4.6 其他领域 204

参考文献 204

第6章 介孔材料的吸附与分离 212

6.1 引言 212

6.2 介孔材料吸附二氧化碳和其他气体 213

6.3 介孔材料吸附去除环境污染物 220

6.4 应用于固载酶和生物大分子分离的介孔材料 230

6.5 介孔材料和可控药物缓释 235

6.6 结论与展望 240

参考文献 240

第7章 金属－有机框架化合物的吸附与分离 244

7.1 引言 244

7.2 基本概念 244

7.2.1 配位聚合物 244

7.2.2 金属－有机框架化合物 245

7.3 金属－有机框架化合物的结构设计 245

7.3.1 金属节点 245

7.3.2 有机配体 246

7.4 气体吸附 250

7.4.1 能源气体储存 250

7.4.2 温室气体 253

7.4.3 有害气体 254

7.5 提高MOF材料的储气能力 254

7.5.1 增强稳定性 255

7.5.2 优化活化方法 257

7.5.3 增大比表面积和孔容 260

7.5.4 轻金属构筑 263

7.5.5 不饱和金属配位点 263

7.5.6 穿插和互锁 266

7.5.7 氢溢流作用 268

7.6 气体的选择性吸附分离 269

7.6.1 CO2 269

7.6.2 O2 273

7.6.3 H2 275

7.6.4 蒸气 276

7.7 液体的选择性吸附分离 278

7.7.1 构造异构体的分离 278

7.7.2 手性拆分 280

7.7.3 顺反异构体的分离 283

7.8 薄膜分离 284

7.9 结论与展望 286

参考文献 287