國家級大學生創(chuàng)新項目磷酸鋁開題答辯

1、 武漢大學化學與分子科學學院武漢大學化學與分子科學學院 實現(xiàn)磷酸鋁類材料分子模擬上實現(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 武漢大學化學與分子科學學院武漢大學化學與分子科學學院 實現(xiàn)磷酸鋁類材料分子模擬的實現(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級化學基地班Xx 2011級弘毅班Xx 2011級化學基地班Xx 2011級化學基地班xx 2012級化學基地班 目目 錄錄立項背景項目優(yōu)勢實施方案預(yù)期成果已完成的準備工作分子模擬的里程碑分子模擬的里程碑立項背景立項背景磷酸鋁的應(yīng)用價值磷酸鋁的應(yīng)用價值 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十二元環(huán)的界限，極大地促進了極大地促進了分子篩合成化學的發(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 磁學信號磁學信號 手性信號手性信號性能優(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量子化學 ab initioab initio不行不行 磷酸鋁的模擬至今仍是個難題磷酸鋁的模擬至今仍是個難

3、題B B、現(xiàn)有的現(xiàn)有的力場也不可用于磷酸鋁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化力場也不可用于磷酸鋁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化CvffCvff力場優(yōu)化后力場優(yōu)化后拉伸拉伸COMPASSCOMPASS力場優(yōu)化后力場優(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：多配位性力場參數(shù)難統(tǒng)一力場參數(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 國際上國際上磷酸鋁的磷酸鋁的分子模擬仍然是個難題！分子模擬仍然是個難題！ 沒有沒有相應(yīng)的相應(yīng)的力場力場是問題的是問題的關(guān)鍵！關(guān)鍵！ 國內(nèi)國內(nèi)研究者至今未能建立自己的力場研究者至今未能建立自己的力場，這這是一個是一個遺憾！遺憾！我們有功能強大的材料計算軟件我們有功能強大的材料計算軟件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力場力場對小分子進行量化計算得初始猜測值對小分子進行量化計算得初始猜測值 H3PO4 Al(OH)63- PH3Mulliken布居分析掃勢能曲線采用采用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)成功地計算了磷酸鋁的力學性質(zhì)成功地計算了磷酸鋁的力學性質(zhì)還可以進行動力學模擬還可以進行動力學模擬然而在預(yù)測某些性質(zhì)時然而在預(yù)測某些性質(zhì)時出問題了出問題了結(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力場方法上引力場方法上引進進P P、AlAl的成鍵相互作用項的成鍵相互作用項Clayff力場只用了四個函數(shù)：涉及鍵能的（3）（4）兩項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。引進參數(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交叉項引入能量交叉項：Ecross= k1Ecoul+ k2EVDW (1) (2) () 也相當于只引進了兩個參變量K1和K2預(yù)期成果預(yù)期成果建立起一建立起一個新的適個新的適合磷酸鋁合磷酸鋁類材料模類材料模擬的力場擬的力場; ; 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); ;實現(xiàn)磷實現(xiàn)磷酸鋁類酸鋁類材料的材料的分子模分子模擬擬; ;123將會是國際上首個針對磷酸鋁類材料的力場將會是國際上首個針對磷酸鋁類材料的力場冠上我們自己的名字冠上我們自己的名字致謝致謝 感謝學校給我們創(chuàng)造的這個平臺！感謝學校給我們創(chuàng)造的這個平臺！ 感謝學院對