通过分子模拟揭示 ZIF-8 核燃机理：温度、溶剂与反应物浓度的作用
化学物理
2025-08-01 v1
摘要
合成新的金属有机框架(MOF)是一项具有挑战性的任务，因为合成产物的尺寸、形貌、多态性以及掺杂类型和数量可能取决于诸多变量，包括温度、溶剂、浓度以及反应物类型等。深入理解合成条件如何决定所获材料的机制对于优化新MOF的资源使用至关重要。本文通过分子动力学模拟研究了改变浓度、溶剂和温度对 ZIF-8 solvothermal 核燃过程的分子水平机制影响，所使用的力场包含金属-配体化学活性。我们发现，在二甲硫醇中进行合成的速度快于在甲醇中进行合成，这与实验观察结果一致。在核燃早期阶段，我们观察到包含金属离子和配体的线性寡聚物形成，随后开始形成环状结构。所有模拟最终都导致形成高度连通且部分无定晶的最终状态，这可以对应于直接实验中观察到的中间物种。该相的形成机制主要由较小核的合并构成。尽管增加温度和反应物浓度都导致类似的核燃加速，但在每种情况下形成的高度连通无定晶中间相中，环 populations(环群)与寿命存在差异。最后，阐明了 Zn-2-甲基噻唑与 Zn-噻唑后续结合事件的自由能存在重要差异并予以讨论。
引用
@article{arxiv.2507.23574,
title = {Unveiling ZIF-8 nucleation mechanisms through molecular simulation: role of temperature, solvent and reactant concentration},
author = {Sahar Andarzi Gargari and Rocio Semino},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.23574},
year = {2025}
}
备注
(30 pages, 12 figures, 1 table, includes supporting information)