1、金屬有機多孔骨架化合物的研究是材料學(xué)領(lǐng)域中一個新興的重要發(fā)展方向，正在受到越來越廣泛的重視。雖然金屬有機多孔骨架化合物的熱穩(wěn)定性不及無機骨架微孔材料，在傳統(tǒng)的高溫催化方面的應(yīng)用受到限制，但是在一些非傳統(tǒng)領(lǐng)域，如非線性光學(xué)材料、磁性材料、超導(dǎo)材料和儲氫材料等新材料方面的應(yīng)用前景正在逐步被開發(fā)出來。
　　 本課題采用溶劑熱方法，合成制備了MOF-5化合物，并對合成產(chǎn)物進行結(jié)構(gòu)表征和精細(xì)結(jié)構(gòu)分析，并利用吸附試驗和計算機模擬研究MOF-

2、5的孔結(jié)構(gòu)和孔徑分布；根據(jù)表征的實驗數(shù)據(jù)結(jié)合計算機模擬方法，確定MOF-5的微觀晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)、原子結(jié)構(gòu)及其原子之間的配位關(guān)系，在此基礎(chǔ)上對MOF-5的價帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度和電子密度等物理化學(xué)性能進行計算研究；并研究儲氫性能和儲氫后的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，及其溫度和壓力對其出氫性能的影響。
　　 結(jié)果表明，MOF-5的孔道結(jié)構(gòu)以微孔為主，還存在少量的中孔和大孔，孔徑分布曲線可以看出樣品的孔道結(jié)構(gòu)中含有大量微孔，并且主要分配在6～10A。樣品的比

3、表面積為889.62m2/g，其微孔率、總孔容、微孔率和平均孔徑分別為0.41、0.50、0.82和2.23。
　　 基于密度泛函理論，使用自洽投影綴加平面波方法，計算了對苯二甲酸/鋅配合物(MOF-5)的體態(tài)幾何與電子結(jié)構(gòu)。經(jīng)理論預(yù)測MOF-5是一種直接能隙半導(dǎo)體，價帶極大值(VBM)與導(dǎo)帶極小值(CBM)都位于位于G(0，0，0)點，其直接能隙約為3.17eV，間接能隙約為3.18eV。通過對優(yōu)化后的MOF-5晶體結(jié)構(gòu)的分析

4、，發(fā)現(xiàn)MOF-5晶體結(jié)構(gòu)中的苯環(huán)沿著對位方向受到拉伸，同時沿著垂直于對位方向受到壓縮，成鍵過程中對苯二甲酸分子的苯環(huán)發(fā)生了一定的變形。同時對優(yōu)化后的MOF-5晶體進行總態(tài)密度圖和分波態(tài)密度圖及Mulliken電荷分析，發(fā)現(xiàn)Zn-O1鍵的鍵能大于Zn-O2鍵；Zn原子的4p軌道有電子分布，即Zn的s、p和d軌道均參與了成鍵。
　　 采用密度泛函理論(GGA/PW91)研究氫分子在MOF-5中的吸附情況，詳細(xì)考察了吸附位置間作用能，

5、得出氫分子優(yōu)先吸附在OZn4頂點的角落位置附近(Ⅰ)然后再吸附到苯環(huán)位置(Ⅱ)。氫分子在含氧的OZn4角落位置的吸附能為約-12.0kJ/mol，苯環(huán)位置的吸附能為-8.0kJ/mol。氫氣分子在苯環(huán)位置的扭轉(zhuǎn)能為0.96kJ/mol，略小于文獻報道的實驗值1.00kJ/mol，而在大胞腔與小胞腔中，氫氣分子的扭轉(zhuǎn)能分別為2.54kJ/mol和2.6kJ/mol，均大于文獻報道的實驗值1.67kJ/mol，扭轉(zhuǎn)能越大吸附作用越強，其變化