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金属有机骨架材料(MOF)是金属离子与有机配体通过配位相连形成的多孔网状结构材料,具有可控的性质、可调的孔径大小、大的比表面积以及比较高的热稳定性,在气体的储存和分离等领域具有广泛的应用前景。然而目前文献报道的MOFs材料已达数万种之多,采用传统实验方法耗时又耗精力。故而本文旨在研究最佳的Co-MOF-74材料的合成工艺,同时将分子模拟技术引入到Co-MOF-74改性材料的性能预测工作中。本文采用溶剂热法合成Co-MOF-74材料,研究溶剂热温度、时间、溶剂组分、溶质配比以及真空干燥温度等对其影响,通过粉末X射线衍射测试(XRD)、热失重分析测试(TG)、扫描隧道显微镜(SEM)等测试手段,对Co-MOF-74进行了表征。实验结果表明采用最佳合成工艺:Co(NO3)2·6H2O和DHTA摩尔比为3:1,溶剂为体积比为1:1:1的DMF/乙醇/水,反应温度为100℃,反应时间24 h,真空干燥温度为100℃、5 h时可以得到结晶度高、结构完整、形貌较好的Co-MOF-74材料。本文通过Material Studio软件模拟得到了Co-MOF-74材料的优化结构,发现优化后的晶体结构的晶胞参数与XRD实验所得的参数误差在1%左右,证明了该模拟方法的准确性;通过Gaussian软件计算模拟得到了CoMOF-74及其改性材料结构中的各种原子的电荷,发现改性基团在一定程度对苯环上的电子云分布产生了影响;通过Sorption程序得到了Co-MOF-74改性材料的CO2单组分及CO2/N2双组分气体的吸附分离性能,发现模拟结果与文献报道的结果能较好的匹配,证明了该一系列计算方法的准确性。并将该计算方法应用在了-F和-CH3取代基团取代苯环上-H基团的改性CoMOF-74材料的气体吸附性能的模拟。模拟结果发现-CH3改性Co-MOF-74材料在低压下具有更为突出的CO2单组份气体的吸附能力;而-F改性CoMOF-74材料具有更为突出的CO2/N2双组分气体的选择分离性能。