【作者】 张兴华； 王铭扬； 陈云琳； 李丹；

【Author】 Xinghua Zhang;Mingyang Wang;Yunlin Chen;Dan Li;School of Science,Beijing Jiaotong University;

【机构】 北京交通大学理学院；

【摘要】 以呼吸效应为代表的响应性质的开发和利用是实现MOF材料功能化应用的重要途径。理论研究发现大孔MIL-53的最软模式的大小接近软物质材料,其方向垂直于一维孔道方向^[1],吸附导致的应力容易造成结构上的形变,这是吸附诱导相变的原因。然而这解释了呼吸效应中"吸"过程的机制,而"呼"过程的机制尚不清楚。本文围绕MIL-53和H₂O构成的主客体体系的力学响应性质开展理论研究,结果表明做为客体分子的H₂O对处于小孔状态的MIL-53起到加固作用,使其能够在给定装载量的情况下达到稳定平衡,而不是被客体分子破坏,这是实验能够观察到小孔状态的关键^[2]。此外这一主客体复合结构的最软模式是沿着一维孔道方向,这说明MIL-53"呼"过程的动力学路径完全不同于"吸"过程。本研究为吸附诱导的MIL-53的呼吸效应提供了全面的微观理论支持。同时本课题是第一个主客体MOF材料力学响应性质的理论工作,后续将继续围绕MOF主客体功能材料的设计和原理开展研究。更多还原

【Abstract】 The mechanical properties of host/guest system of MIL-53（Al） and H₂O composite were addressed using density functional theory.The study provides a further support of adsorption induced stress mechanism of the breathing effect in MIL-53 and the practical mechanical properties of MIL-53（Al） in humidity condition.The adsorption of water molecules in MIL-53（Al） forms a reinforced wine-rack topological structure.The stable structure in the np phase eliminates the anomalously low Young and shear moduli of the large pore phase.In addition,new soft modes which indicate the evolving path back to the large pore phase were found in the np phase.更多还原