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金属氧化物及金属有机框架催化材料多尺度模拟的量子力学和分子力学组合方法开发与应用
结题报告
批准号:
22003016
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
吴新平
依托单位:
学科分类:
化学模拟与应用
结题年份:
2023
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
吴新平
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中文摘要
以金属氧化物或金属有机框架(MOF)作为载体的负载型催化材料在多相催化领域具有重要应用。然而,运用量子力学方法研究这些体系通常非常耗时、耗资源。因此,基于量子力学和分子力学组合(QM/MM)方法的多尺度模拟是研究此类体系的理想方法之一。然而,现有的QM/MM方法主要应用于酶催化等领域的研究,难以对金属氧化物和MOF等材料进行准确模拟;其主要原因是金属氧化物和MOF等材料的QM/MM系统中位于QM/MM边界处的强静电场和密集极性断键难以被较好地处理。因此,本项目拟针对金属氧化物及MOF等多相催化材料开发新的QM/MM边界处理方法,并应用于研究相应的负载型催化剂。此外,由于针对金属氧化物及MOF等材料拟合的分子力场相对有限,本项目还将针对其中的典型材料(尤其是本项目研究中涉及的材料)开发精度高、互通性好的分子力场。
英文摘要
Supported metal oxides and supported metal-organic frameworks (MOFs) are promising for heterogeneous catalysis. However, fully quantum mechanical investigations of these systems are usually quite demanding in terms of computer time and resources. Therefore, multiscale modeling based on combined quantum mechanical and molecular mechanical (QM/MM) methods is desirable to study these systems. Nevertheless, available QM/MM methods that are widely used in studies of enzyme catalysis is not quite applicable to the simulations of metal oxides and MOFs due to the difficulty of treating high electrostatic fields and polar cut bonds at the boundary between the QM fragment and the MM fragment. Therefore, in this project, a new QM/MM boundary treatment method will be proposed for QM/MM calculations of heterogeneous catalysts such as metal oxides and MOFs and will then be applied in QM/MM studies of corresponding supported catalysts. So far there are only a few force fields developed for metal oxides and MOFs; therefore, new accurate and transferable force fields will be parametrized for a few popularly studied metal oxides and MOFs, especially those considered in this project.
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Surface differences of oxide nanocrystals determined by geometry and exogenously coordinated water molecules.
氧化物纳米晶体的表面差异由几何形状和外源水分分子确定。
DOI:10.1039/d2sc03885d
发表时间:2022-09-28
期刊:Chemical science
影响因子:8.4
作者:
通讯作者:
DOI:10.1021/jacs.3c05244
发表时间:2023-09-06
期刊:JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
影响因子:15
作者:Ng, Bryan Kit Yue;Zhou, Zi-Jian;Liu, Ting-Ting;Yoskamtorn, Tatchamapan;Li, Guangchao;Wu, Tai-Sing;Soo, Yun-Liang;Wu, Xin-Ping;Tsang, Shik Chi Edman
通讯作者:Tsang, Shik Chi Edman
DOI:10.1063/1674-0068/cjcp2205088
发表时间:2022
期刊:Chinese Journal of Chemical Physics
影响因子:--
作者:Liu Ting-Ting;Wu Xin-Ping;Gong Xue-Qing
通讯作者:Gong Xue-Qing
DOI:10.1021/acscatal.1c04856
发表时间:2022
期刊:ACS Catalysis
影响因子:12.9
作者:Wang Zhi-Qiang;Chu De-Ren;Zhou Hui;Wu Xin-Ping;Gong Xue-Qing
通讯作者:Gong Xue-Qing
DOI:10.1021/acs.jctc.3c01123
发表时间:2024-02
期刊:Journal of chemical theory and computation
影响因子:5.5
作者:Ming-Yu Yang;Xin‐Ping Wu
通讯作者:Ming-Yu Yang;Xin‐Ping Wu
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