金属-有机二维多孔材料的性能调控与应用

项目名称： 金属-有机二维多孔材料的性能调控与应用

项目编号： No.11274023

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 孙强

作者单位： 北京大学

项目金额： 78万元

中文摘要： 石墨烯的新奇物性引发了人们对二维结构体系的研究热潮。2011年人们成功地合成了铁-钛菁（Fe-Pc）二维多孔材料【JACS 133, 1203 (2011)】，从而使得金属-有机二维多孔材料成为目前凝聚态物理和材料化学研究的热点。本课题将在我们现有理论工作的基础上【JACS 133, 15113 (2011)】，采用密度泛函理论与蒙特卡罗相结合的方法，更进一步深入研究金属-有机二维多孔材料的性能调控，包括改变不同的金属原子、不同的连接体、不同的有机分子单元（钛菁或卟啉）、以及不同组分和不同取向的衬底对其电子能带结构、磁耦合、催化、吸附的调控和影响。本项目的开展有助于设计出具有高磁矩和强各向异性的二维多孔磁性材料；有助于设计出具有高效低成本的CO二维多孔催化材料；有助于探索不同组分和不同取向的衬底对二维多孔材料性能量子调控的规律性。从而为实验合成提供理论依据和技术支撑。

中文关键词： 金属有机低维多孔材料；磁性；催化；储氢；能源

英文摘要： The novel properties of grahene have stimulated tremendous interests in two-dimensional (2D) systems. In 2011, a 2D FePc porous sheet was successfully synthesized [JACS 133, 1203 (2011)], which promotes 2D metal-organic porous framework to be a hot topic in the condensed matter physics as well as in materials chemistry. Based on our theoretical studies [JACS 133, 15113 (2011)], we will apply density functional theory combined with Monte Carlo method to study the band structure, magnetic coupling, catalysis ability, and absorption capacity of 2D metal organic porous framework with different metal atoms, conjunctions, and organic molecule units, or deposited on different substrates. The present project can help us to design 2D porous magnetic materials with high magnetic moments and anisotropy, to design high efficiency CO catalysis materials, and to explore the quantum modulation of substrates with different compositions and orentations, thus providing theoretical insights for experimental synthesis.

英文关键词： metal-organic materials；magnetism；catalysis；hydrogen storage；energy