计算机模拟对沸石咪唑酯框架自组装的热力学洞察
化学物理
2024-11-08 v1
摘要
新的金属有机框架（MOF）因其在社会和环境方面的广泛应用而定期在世界各地被合成。然而，由于难以以分子级分辨率研究这种多尺度过程，与 MOF 自组装相关的机制和热力学尚不清楚。在这项工作中，我们使用反应力场对 ZIF-4 自组装的早期成核和晚期生长步骤进行了 Well-Tempered Metadynamics 模拟。我们发现构建单元的形成是一个复杂的多步骤过程，涉及金属离子配位的变化。在生长过程中饱和金属离子的配体配位比在早期成核过程中在能量上更有利。添加第四个配体比前三个的放能性更低，且相关的自由能高度依赖于配位不足的金属离子的局部环境。该键的稳定性取决于溶剂-金属离子相互作用的强度。将配体纳入 ZIF-1 晶体比更稳定的 ZIF-4 多晶型物更不利。在比较 ZIF-4 的 (100)、(010) 和 (001) 晶面生长时发现了较小的差异。
引用
@article{arxiv.2411.04884,
title = {Thermodynamic Insights into the Self-assembly of Zeolitic Imidazolate Frameworks from Computer Simulations},
author = {Emilio Méndez and Rocio Semino},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.04884},
year = {2024}
}
备注
37 pages, 10 figures, 4 tables