[发明专利]一种定量分析沸石咪唑酯骨架材料路易斯酸性的方法

摘要

本发明公开了一种定量分析沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)路易斯酸性的方法。本发明方法是基于量子化学密度泛函理论来表征和测定ZIFs材料的路易斯酸性，通过对探针分子在ZIFs材料的吸附研究，确定探针分子的特征频率或其位移，并根据自然键轨道理论(NBO)的电荷计算，定量分析路易斯酸性位的电子迁移，最终确认ZIFs材料的路易斯酸性位及其强度。该方法包括团簇模型构建、稳定构型的结构优化和振动频率计算、NBO电荷分析及电子迁移计算和路易斯酸性分析与表征步骤。本发明无须任何实验即可对ZIFs的路易斯酸性位进行识别并对其强度、密度进行定量表征。本发明还可以扩展到其他已知晶体结构的材料路易斯酸性的测定和表征。

主权项

1.一种定量分析沸石咪唑酯骨架材料路易斯酸性的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)团簇模型构建根据已有的ZIFs材料晶体结构数据，将其导入Gaussian09软件中截取能够反应其全部化学环境和性质的最小结构单元模块，对悬空键采用质子饱和，得到该ZIFs材料的团簇模型；(2)稳定构型的结构优化和振动频率计算稳定构型计算涉及到ZIFs材料团簇模型的结构优化、探针分子的结构优化和探针分子在ZIFs材料上的稳定吸附构型；稳定构型的结构优化和结构的能量计算采用量子化学密度泛函理论的B3LYP方法，对金属原子采用TZVP基组，而非金属原子采用6‑31G(d，p)基组；气相中自由的和被吸附的探针分子的振动频率通过计算Hessian矩阵得到，计算中对金属原子仍然采用TZVP基组，而非金属原子采用6‑311G(d，p)基组；通过被吸附的和自由的探针分子特征频率的差值即可得到特征频率的位移；(3)NBO电荷分析及电子迁移计算从稳定的ZIFs的团簇模型和探针分子的稳定吸附构型出发，在与振动频率计算相同的理论水平上采用NBO3.1软件包计算各构型中各个原子上电荷的分布；计算的ZIFs团簇模型和探针分子吸附的稳定构型中对应原子的电荷的差值，即为原子的电子迁移量；(4)路易斯酸性分析与表征探针分子在ZIFs上的吸附位即为路易斯酸位；由计算得到的分子的电子迁移量，迁移量为负值，即得到电子，则该吸附位表现为路易斯酸性；并且，电子迁移量的绝对值大小表征路易斯酸性的强弱，绝对值越大，则酸性越强；同时，探针分子特征频率的位移也表征该吸附位的酸性强弱，频率位移越大，则该位置的酸性越强。