國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目磷酸鋁開題答辯

1、 武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院 實(shí)現(xiàn)磷酸鋁類材料分子模擬上實(shí)現(xiàn)磷酸鋁類材料分子模擬上的零突破的零突破指導(dǎo)老師：王寶山、侯華 武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院 實(shí)現(xiàn)磷酸鋁類材料分子模擬的實(shí)現(xiàn)磷酸鋁類材料分子模擬的零突破零突破指導(dǎo)老師：xxx 成員Xx 2011級(jí)化學(xué)基地班Xx 2011級(jí)弘毅班Xx 2011級(jí)化學(xué)基地班Xx 2011級(jí)化學(xué)基地班xx 2012級(jí)化學(xué)基地班 目目 錄錄立項(xiàng)背景項(xiàng)目?jī)?yōu)勢(shì)實(shí)施方案預(yù)期成果已完成的準(zhǔn)備工作分子模擬的里程碑分子模擬的里程碑立項(xiàng)背景立項(xiàng)背景磷酸鋁的應(yīng)用價(jià)值磷酸鋁的應(yīng)用價(jià)值 與硅鋁酸、沸石相比，磷酸鋁分子篩比較容易形成

2、大孔大孔或超大孔超大孔，如具有十四元環(huán)的AlP4-8、十八元環(huán)的VPI-5、二十元環(huán)的JDF-20等，這些大孔分子篩的合成突破了以往分子篩孔道不能超過(guò)十二元環(huán)的界限，極大地促進(jìn)了極大地促進(jìn)了分子篩合成化學(xué)的發(fā)展。 磷酸鋁分子篩在石油煉制、催化、吸附、分離等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用 雜原子取代磷酸鋁分子篩雜原子取代磷酸鋁分子篩熱門熱門 催化氧化還原反應(yīng)催化氧化還原反應(yīng) 光致發(fā)光光致發(fā)光 磁學(xué)信號(hào)磁學(xué)信號(hào) 手性信號(hào)手性信號(hào)性能優(yōu)良雜原子取代磷酸鋁分子篩雜原子取代磷酸鋁分子篩A A、常用的常用的量子化學(xué)量子化學(xué) ab initioab initio不行不行 磷酸鋁的模擬至今仍是個(gè)難題磷酸鋁的模擬至今仍是個(gè)難

3、題B B、現(xiàn)有的現(xiàn)有的力場(chǎng)也不可用于磷酸鋁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化力場(chǎng)也不可用于磷酸鋁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化CvffCvff力場(chǎng)優(yōu)化后力場(chǎng)優(yōu)化后拉伸拉伸COMPASSCOMPASS力場(chǎng)優(yōu)化后力場(chǎng)優(yōu)化后塌縮塌縮初始結(jié)構(gòu)初始結(jié)構(gòu)P P：多配位性：多配位性力場(chǎng)參數(shù)難統(tǒng)一力場(chǎng)參數(shù)難統(tǒng)一一鋁：四面體與八面體的差別鋁：四面體與八面體的差別 國(guó)際上國(guó)際上磷酸鋁的磷酸鋁的分子模擬仍然是個(gè)難題！分子模擬仍然是個(gè)難題！ 沒(méi)有沒(méi)有相應(yīng)的相應(yīng)的力場(chǎng)力場(chǎng)是問(wèn)題的是問(wèn)題的關(guān)鍵！關(guān)鍵！ 國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi)研究者至今未能建立自己的力場(chǎng)研究者至今未能建立自己的力場(chǎng)，這這是一個(gè)是一個(gè)遺憾！遺憾！我們有功能強(qiáng)大的材料計(jì)算軟件我們有功能強(qiáng)大的材料計(jì)算軟件MSMS我們找

4、到了最適合的肩膀我們找到了最適合的肩膀clayffclayff力場(chǎng)力場(chǎng)對(duì)小分子進(jìn)行量化計(jì)算得初始猜測(cè)值對(duì)小分子進(jìn)行量化計(jì)算得初始猜測(cè)值 H3PO4 Al(OH)63- PH3Mulliken布居分析掃勢(shì)能曲線采用采用DmolDmol，GULPGULP程序程序牛頓拉斐遜方法擬合大量前期工作成功獲得了初步的參數(shù)大量前期工作成功獲得了初步的參數(shù)成功地計(jì)算了磷酸鋁的力學(xué)性質(zhì)成功地計(jì)算了磷酸鋁的力學(xué)性質(zhì)還可以進(jìn)行動(dòng)力學(xué)模擬還可以進(jìn)行動(dòng)力學(xué)模擬然而在預(yù)測(cè)某些性質(zhì)時(shí)然而在預(yù)測(cè)某些性質(zhì)時(shí)出問(wèn)題了出問(wèn)題了結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)合理合理但能但能量不量不合理合理能量能量合理合理結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)不合不合理理初始結(jié)構(gòu)初始結(jié)構(gòu)水分子的吸附水分

5、子的吸附解決方案一解決方案一 在在claffclaff力場(chǎng)方法上引力場(chǎng)方法上引進(jìn)進(jìn)P P、AlAl的成鍵相互作用項(xiàng)的成鍵相互作用項(xiàng)Clayff力場(chǎng)只用了四個(gè)函數(shù)：涉及鍵能的（3）（4）兩項(xiàng)都只考慮了含氫的鍵H-X。這種近似在磷酸鋁中不大適合，考慮O-P和O-Al的成鍵相互作用項(xiàng)。引進(jìn)參數(shù)K1和K2非鍵相互作用成鍵相互作用解決方案二解決方案二創(chuàng)新地引入能量創(chuàng)新地引入能量交叉項(xiàng)交叉項(xiàng)引入能量交叉項(xiàng)：Ecross= k1Ecoul+ k2EVDW (1) (2) () 也相當(dāng)于只引進(jìn)了兩個(gè)參變量K1和K2預(yù)期成果預(yù)期成果建立起一建立起一個(gè)新的適個(gè)新的適合磷酸鋁合磷酸鋁類材料模類材料模擬的力場(chǎng)擬的力場(chǎng); ; 得到磷得到磷酸鋁體酸鋁體系的正系的正確參數(shù)確參數(shù); ;實(shí)現(xiàn)磷實(shí)現(xiàn)磷酸鋁類酸鋁類材料的材料的分子模分子模擬擬; ;123將會(huì)是國(guó)際上首個(gè)針對(duì)磷酸鋁類材料的力場(chǎng)將會(huì)是國(guó)際上首個(gè)針對(duì)磷酸鋁類材料的力場(chǎng)冠上我們自己的名字冠上我們自己的名字致謝致謝 感謝學(xué)校給我們創(chuàng)造的這個(gè)平臺(tái)！感謝學(xué)校給我們創(chuàng)造的這個(gè)平臺(tái)！ 感謝學(xué)院對(duì)