[發明專利]一種基于密度泛函理論設計多孔材料特異性吸附苯的方法

在審

• 申請號: 202210380001.8
• 申請日: 2022-04-12
• 公開（公告）號: CN115083531A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 李珍珍;董曉君;王雪;曹鵬;石磊;曹凡
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于密度泛函理論設計多孔材料特異性吸附苯的方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)MOFs多孔結構的選擇：通過已有的數據庫選擇孔洞尺寸適用于苯分子的結構，選取的MOFs孔結構主要由四氰合鉑離子、1,4-雙（4-吡啶）丁炔（bis(4-pyridyl)butadiyne，bpb）和Fe^II組成；

2)多孔結構的生長：使用Mercury 3.6化學軟件將選取的最小單元基體生長為三維立體結構；框架生長成三維立體結構時，由于生長的方向不確定，且框架生長的無限性，故用GaussView 5.0對框架進行處理；

3)獨立孔結構的選取：將從驟2)中生長所得的結構中截取完整的獨立孔結構，保留金屬中心Fe^II的配位環境，用NH₃分子替代N原子；

4)吸附模型的設計與建模：根據所選取的孔結構和苯環的結構特點綜合考慮，使用乙醛基團修飾，通過利用不同吸附位點設計對苯分子有特異性吸附性能的多孔結構；

5)吸附模型的結構優化：利用量子化學軟件Gaussian 16，采用泛函M06-2X和def2-TZVP基組，使用關鍵詞opt，將吸附模型結構中的H原子、修飾模型中所添加的乙醛基團、客體苯分子均進行結構優化，其他部分保留原有結構，凍結除氫原子和客體分子外的其他原子；

6)計算：使用量子化學計算程序Gaussian 16對優化后的吸附模型進行DFT計算，單點能計算在M06-2X/def2-TZVP計算級別下使用DFT-D3色散校正，單點能計算采用10^-8Hartree收斂標準，直到要求的四個參數全部收斂，構型達到能量極小點且頻率無虛頻，獲得相應的含有波函數信息的文件；將吸附模型的輸出文件xx.chk轉換為xx.fchk文件；

7)弱相互作用理論分析：將步驟6)計算得到的含有波函數信息的文件，利用量子化學波函數分析程序Multiwfn進行波函數分析；通過弱相互作用圖形化分析方法——約化密度梯度函數（Reduced Density Gradient，RDG）確定涉及弱相互作用的區域；在可視化分子動力學程序（Visual Molecular Dynamics，VMD）中得到等值面圖；

8)根據步驟6)得到的等值面圖，研究乙醛基團修飾吸附模型對苯分子的弱相互作用。