分子动力学模拟不同类型MOFs材料对NO2气体扩散影响 Molecular Dynamic Simulation on Effects of MOFs Type on NO2 Diffusivity

利用分子动力学模拟考察了不同浓度条件下NO2气体在金属有机骨架材料（MOFs）中的自扩散速率，并讨论了气体自扩散速率与材料结构之间的关系。研究结果表明NO2气体在IRMOF系列材料、具有开放金属位点的MOFs材料和ZIF系列材料中的自扩散系数随着气体浓度增加先升高后降低；在MIL系列材料中的自扩散系数仅随着气体浓度增加而降低。其扩散性能主要受材料最小孔径和孔隙率影响，在同系列材料中最小孔径和孔隙率越大，NO2气体的自扩散系数越大。其中NO2气体在IRMOF-9、MgMOF-74、ZIF-3、MIL-47和MIL-53Crht等材料中均具有较好扩散性能。通过气体分子在材料中的径向分布函数图、模拟轨迹等探讨了气体在MOFs材料中的扩散机理。研究发现MOFs材料金属簇吸附性能的强弱影响NO2气体随浓度变化的自扩散系数曲线。同时研究了无限稀释条件下NO2气体在MOFs材料中的自扩散系数D（0），从而获得NO2在MOFs材料中的活化能。