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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129 Xe NMR研究19

1.3.1 129 Xe NMR测量孔大小的方法19

1.3.2 129 Xe NMR测定金属离子效应21

1.3.3 129 Xe NMR测定负载金属效应23

1.3.4 129 Xe 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1H NMR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 AIPO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 CO2269

7.6.2 O2273

7.6.3 H2275

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