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理论与计算化学教学中的课程思政 被引量:1
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作者 侯华 王宝山 《大学化学》 CAS 2024年第2期307-313,共7页
理论与计算化学是本科生和研究生通选的专业课。以课程知识点为线索,深度挖掘了课程在价值塑造、能力培养、坚定信念、家国情怀四个方面的思政元素。通过分享课程思政案例与教学素材,提出思政内容的科学化和学科交叉融合思路,强调学术... 理论与计算化学是本科生和研究生通选的专业课。以课程知识点为线索,深度挖掘了课程在价值塑造、能力培养、坚定信念、家国情怀四个方面的思政元素。通过分享课程思政案例与教学素材,提出思政内容的科学化和学科交叉融合思路,强调学术文献、学位论文在思政教育中的重要作用,为在计算化学相关课程中实现主动思政与三全育人目标提供参考。 展开更多
关键词 课程思政 理论与计算化学 学科交叉 教学设计
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计算化学应用于金属材料腐蚀与防护实验课程
2
作者 谭伯川 邓洪达 +2 位作者 兰伟 曹献龙 孙建春 《广东化工》 CAS 2024年第5期173-176,共4页
计算化学对材料的设计、研发以及机理的研究具有十分重要的作用,在金属材料腐蚀与防护实验课程中有许多抽象难懂的作用机理。我们可以借助计算化学形象生动的展示作用机理。本论文探究了二硫代水杨酸(DSA)、双(2-氨基苯基)二硫(APD)和2,... 计算化学对材料的设计、研发以及机理的研究具有十分重要的作用,在金属材料腐蚀与防护实验课程中有许多抽象难懂的作用机理。我们可以借助计算化学形象生动的展示作用机理。本论文探究了二硫代水杨酸(DSA)、双(2-氨基苯基)二硫(APD)和2,2’-二苯甲酰氨基二苯二硫(DPD)对铜在硫酸溶液中的缓蚀作用机理。生动有趣的给金属材料方向的学生呈现了缓蚀剂中不同官能团对其缓蚀性能的影响。阐明前线分子轨道(HOMO轨道和LUMO轨道)、Fukui指数与其缓蚀性能之间的关系,并且采用分子动力学模拟探究二硫衍生物中给电子基团和吸电子基团对缓蚀性能的影响。二硫代水杨酸中的羧基属于吸电子基团、双(2-氨基苯基)二硫和2,2’-二苯甲酰氨基二苯二硫的氨基和苯酰胺属于供电子基团。增强学生对科研的兴趣和创新本领,学会利用量子化学计算和分子动力学模拟来处理金属腐蚀防护的相关科研问题。 展开更多
关键词 金属材料腐蚀与防护 实验课程 计算化学 缓蚀剂 二硫衍生物
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理论化学方法阐明化学反应热力学控制与动力学控制的概念——推荐一个Diels-Alder反应的计算化学实验
3
作者 杨一莹 张冬菊 《大学化学》 CAS 2024年第3期327-335,共9页
设计了一个适用于化学专业高年级本科生的综合计算化学实验。该实验通过量子化学计算,研究了有机化学教材中一个典型的Diels-Alder反应,给出了反应过程的微观物理图像以及反应的热力学和动力学性质的定量信息,阐明了化学反应中热力学控... 设计了一个适用于化学专业高年级本科生的综合计算化学实验。该实验通过量子化学计算,研究了有机化学教材中一个典型的Diels-Alder反应,给出了反应过程的微观物理图像以及反应的热力学和动力学性质的定量信息,阐明了化学反应中热力学控制和动力学控制的基本概念。该实验旨在培养学生使用计算化学方法研究化学问题的基本技能,加深其对物质结构与性能之间关系的理解。该实验也是对学生进行辩证唯物主义世界观和方法论教育的一个具体实例,着重引导学生充分认识矛盾的普遍性,擅于用联系观和发展观分析和解决化学实际问题。 展开更多
关键词 计算化学 热力学控制 动力学控制 DIELS-ALDER反应
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气相中ScS^(+)+H_(2)S→ScS^(+)_(2)+H_(2)反应机理的量子化学研究——介绍一个计算化学实验
4
作者 高树林 李艳妮 +3 位作者 王宝玲 杨艳华 梁德强 姜淑 《云南民族大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第2期212-218,共7页
计算化学在很多研究领域发挥着重要的作用,越来越多的学校开设了面向高年级本科生的计算化学实验.借助气相中ScS^(+)+H_(2)S→ScS^(+)_(2)+H_(2)反应机理的研究,让学生初步掌握采用量子化学方法研究反应机理的基本过程.过渡态的搜索是... 计算化学在很多研究领域发挥着重要的作用,越来越多的学校开设了面向高年级本科生的计算化学实验.借助气相中ScS^(+)+H_(2)S→ScS^(+)_(2)+H_(2)反应机理的研究,让学生初步掌握采用量子化学方法研究反应机理的基本过程.过渡态的搜索是反应机理研究中的重点和难点,通过实例详细介绍了搜索过渡态的一般方法和思路. 展开更多
关键词 计算化学实验 反应机理 量子化学 过渡态搜索 Gaussian软件
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计算化学模拟分析蓝晶石族矿物与石英的浮选机理
5
作者 许洪峰 牛艳萍 《矿冶工程》 CAS 北大核心 2024年第1期72-76,共5页
采用量子化学计算、分子动力学模拟等手段,对矿物晶体结构和表面性质、矿物与浮选药剂的作用机理进行系统分析,探讨了蓝晶石族矿物与石英的浮选机理。结果表明,蓝晶石、红柱石、硅线石与石英表面性质差异性决定了其可浮性差异,柠檬酸能... 采用量子化学计算、分子动力学模拟等手段,对矿物晶体结构和表面性质、矿物与浮选药剂的作用机理进行系统分析,探讨了蓝晶石族矿物与石英的浮选机理。结果表明,蓝晶石、红柱石、硅线石与石英表面性质差异性决定了其可浮性差异,柠檬酸能增加蓝晶石族矿物与石英之间的可浮性差异;计算化学模拟结果与浮选试验规律相吻合。 展开更多
关键词 蓝晶石族矿物 石英 浮选 计算化学 量子化学 分子动力学模拟 柠檬酸
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应用量子化学和机器学习构建水分子势能面——介绍一个综合计算化学实验
6
作者 周佳 《大学化学》 CAS 2024年第3期351-358,共8页
当前机器学习在化学及其相关学科研究中的地位日渐提高,但是在本科化学实验中还未见涉及,现有的计算化学实验多侧重应用量子化学方法研究分子性质和化学反应。为了普及机器学习这一强大工具,本文将介绍一个综合计算化学实验,适用于高年... 当前机器学习在化学及其相关学科研究中的地位日渐提高,但是在本科化学实验中还未见涉及,现有的计算化学实验多侧重应用量子化学方法研究分子性质和化学反应。为了普及机器学习这一强大工具,本文将介绍一个综合计算化学实验,适用于高年级本科生或研究生。通过本实验,学生可以初步掌握机器学习的基本原理和操作流程,同时培养学生应用量子化学和机器学习解决化学问题的能力。 展开更多
关键词 势能面 量子化学 机器学习 计算化学实验
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低阶煤转化机理及计算化学方法在探究中的应用
7
作者 白蛟宣 鲁婷 李光跃 《煤炭与化工》 CAS 2024年第2期143-148,156,共7页
褐煤等储量丰富的低阶煤可以通过热解、气化、液化等低阶煤提质转化技术来制备高附加值化学品和优质能源。计算化学方法在低阶煤转化技术的机理探究及工艺优化方面至关重要。对低阶煤转化机理的研究现状进行归纳,综述了计算化学如分子... 褐煤等储量丰富的低阶煤可以通过热解、气化、液化等低阶煤提质转化技术来制备高附加值化学品和优质能源。计算化学方法在低阶煤转化技术的机理探究及工艺优化方面至关重要。对低阶煤转化机理的研究现状进行归纳,综述了计算化学如分子动力学模拟和密度泛函理论在低阶煤转化机理研究中的应用,并提出了计算化学方法在低阶煤转化机理探究中可行的优化方向。 展开更多
关键词 低阶煤 提质 计算化学 反应力场分子动力学模拟 密度泛函理论
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Materials Studio软件在计算化学和计算材料学课程教学中的应用
8
作者 许真铭 刘庆生 陈江安 《大学化学》 CAS 2024年第1期332-339,共8页
将Materials Studio软件使用引入计算化学和计算材料学等课程教学,采取“计算理论方法讲解+计算软件实践操作科研案例”模式进行高效课程教学,实现科研反哺高质量教学。让学生在软件实践操作中运用、巩固理论知识概念,实现理论方法水平... 将Materials Studio软件使用引入计算化学和计算材料学等课程教学,采取“计算理论方法讲解+计算软件实践操作科研案例”模式进行高效课程教学,实现科研反哺高质量教学。让学生在软件实践操作中运用、巩固理论知识概念,实现理论方法水平和软件操作技能的双重提升。同时使课程教学内容变得形象具体,激发学生对计算化学和计算材料学课程的学习兴趣,培养学生的科研思维和探索能力,实现教学支撑高水平科研。 展开更多
关键词 计算模拟软件 结构建模 量子化学计算 第一性原理计算 分子动力学模拟 蒙特卡洛模拟
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分子及团簇的分子动力学模拟——介绍一个计算化学实验 被引量:2
9
作者 张恒 宋其圣 +1 位作者 贾春江 苑世领 《大学化学》 CAS 2023年第5期172-180,共9页
分子动力学方法在化学及相关学科研究中的重要地位日趋凸显,但在本科化学实验中鲜有涉及,现有计算化学实验多侧重量子化学方法对分子性质的计算。为普及分子动力学模拟这一有力工具,同时帮助学生理解分子的动态行为,本文以丙氨酸二肽模... 分子动力学方法在化学及相关学科研究中的重要地位日趋凸显,但在本科化学实验中鲜有涉及,现有计算化学实验多侧重量子化学方法对分子性质的计算。为普及分子动力学模拟这一有力工具,同时帮助学生理解分子的动态行为,本文以丙氨酸二肽模型分子为例设计了一个简单的分子动力学模拟实验。通过本实验学生能初步掌握分子动力学模拟的基本原理、流程和分析方法,同时加深对物理化学中势能面等抽象概念的理解。本实验即可作为单独设课的计算化学实验的内容,亦可在物理化学实验中作为拓展实验开设。 展开更多
关键词 分子模拟 计算化学 分子动力学 物理化学实验
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乙醇分子内及分子间脱水反应机理的计算化学实验研究 被引量:1
10
作者 聂小娃 杨文超 郭新闻 《大学化学》 CAS 2023年第9期179-187,共9页
介绍了一个面向大三下或大四上本科生的计算化学探索性实验。通过研究乙醇分子内及分子间脱水反应机理,从分子水平理解醇脱水反应过程中酸催化剂的作用机制和反应的能量路径。通过本实验,使学生初步掌握量子化学计算通用软件高斯(Gaussi... 介绍了一个面向大三下或大四上本科生的计算化学探索性实验。通过研究乙醇分子内及分子间脱水反应机理,从分子水平理解醇脱水反应过程中酸催化剂的作用机制和反应的能量路径。通过本实验,使学生初步掌握量子化学计算通用软件高斯(Gaussian)的使用方法,掌握结构优化、频率计算、过渡态搜索等基本计算操作,并学会采用量子化学计算手段来研究化学反应的基本过程,为将来科研工作打下重要基础。 展开更多
关键词 计算化学实验 反应机理 催化剂 能量路径
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本科物理化学实验中开展计算化学教学初探
11
作者 李晔飞 刘智攀 《复旦学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期25-30,共6页
计算化学已成为研究化学过程的重要辅助手段,因此在大学本科物理化学实验课程教学阶段引入计算化学实验内容的需求也越来越迫切。根据复旦大学化学系本科生教学的实际情况,我们设计了一个纯理论计算的物理化学实验《H2在Cu表面解离反应... 计算化学已成为研究化学过程的重要辅助手段,因此在大学本科物理化学实验课程教学阶段引入计算化学实验内容的需求也越来越迫切。根据复旦大学化学系本科生教学的实际情况,我们设计了一个纯理论计算的物理化学实验《H2在Cu表面解离反应动力学模拟》,并成功在4届本科生中开展了此项实验。在本论文中,我们详细介绍了理论实验设计的思路以及具体开展实验的细节。根据开展实验过程中的结果,我们总结了教学实验效果,并探讨了一些普遍存在的问题,如学生关于计算化学必须使用的Linux操作系统熟练度不够,对计算化学背后的知识点掌握不牢固等问题。针对这些问题,我们探讨了未来在课程设置上可能的改进方案以及后续实验课程的设计思路。总之,我们在物理化学实验课程中成功开展了计算化学实验内容,取得了良好的效果,证明了该方面教学改革的可行性。 展开更多
关键词 计算化学 薛定谔方程 势能面 过渡态 多相催化
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PBL理念下计算化学在次级键教学中的应用
12
作者 殷秀莲 吴静波 +1 位作者 孟素慈 曹清华 《新课程教学(电子版)》 2023年第23期181-183,共3页
结构化学中次级键结构理论抽象难懂,是化学教学的难点。本研究基于PBL理念,借助量子化学计算和分子动力学模拟,以1,8-萘酰亚胺类化合物在不同极性溶剂中的溶致变色现象为例,将计算结果可视化,从宏观到微观讲解溶液微观结构、分子间相互... 结构化学中次级键结构理论抽象难懂,是化学教学的难点。本研究基于PBL理念,借助量子化学计算和分子动力学模拟,以1,8-萘酰亚胺类化合物在不同极性溶剂中的溶致变色现象为例,将计算结果可视化,从宏观到微观讲解溶液微观结构、分子间相互作用及溶剂化显色效应的关系和本质。使抽象的化学理论变得形象直观,增强理论知识的生动性,有效地激发学生的学习兴趣;启发学生从分子水平上理解化学物质的结构与性能关系,了解微观与宏观现象之间的联系,同时加深对分子间相互作用力的认识。 展开更多
关键词 PBL 次级键结构理论 分子动力学模拟 计算化学
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面向食品科学专业的计算化学课程思政教学案例设计
13
作者 吴秀秀 曹慧 +5 位作者 袁敏 叶泰 于劲松 阴凤琴 郝丽玲 徐斐 《广州化工》 CAS 2023年第8期224-226,共3页
为充分发挥课程育人功能,全面提升食品专业学生的爱国主义情怀、科学素养以及创新能力等,我们对面向食品学科的计算化学课程中的思政元素进行了深度挖掘。本文主要介绍了相关课程思政的设计理念和几个具体案例,为其他相关课程思政元素... 为充分发挥课程育人功能,全面提升食品专业学生的爱国主义情怀、科学素养以及创新能力等,我们对面向食品学科的计算化学课程中的思政元素进行了深度挖掘。本文主要介绍了相关课程思政的设计理念和几个具体案例,为其他相关课程思政元素的设计提供了有价值的参考和借鉴。 展开更多
关键词 课程思政 计算化学 食品科学 案例设计
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Cu-Zn原电池标准电动势测定实验的计算化学设计 被引量:1
14
作者 刘宇昂 刘晓红 +3 位作者 李姝 叶世海 李国然 言天英 《大学化学》 CAS 2023年第9期227-233,共7页
基于量子化学计算软件Gaussian 16,对“电动势的测定”这一经典物理化学实验进行了计算化学设计。用密度泛函方法计算了Cu^(2+)和Zn^(2+)的溶剂化自由能,通过热力学循环计算得到电池反应的标准摩尔吉布斯自由能变,进而求出Cu-Zn原电池... 基于量子化学计算软件Gaussian 16,对“电动势的测定”这一经典物理化学实验进行了计算化学设计。用密度泛函方法计算了Cu^(2+)和Zn^(2+)的溶剂化自由能,通过热力学循环计算得到电池反应的标准摩尔吉布斯自由能变,进而求出Cu-Zn原电池的标准电动势。该实验旨在帮助学生加深对标准摩尔吉布斯自由能、电极电势和能斯特方程等物理化学基本概念的理解,发挥学生的主观能动性,培养学生设计实验能力、动手实践能力以及科学思维。 展开更多
关键词 原电池 标准电动势 热力学循环 溶剂化自由能 计算化学实验
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计算化学及软件应用课程提升学生创新能力的探索与实践
15
作者 张兴辉 师海雄 +2 位作者 李姗姗 牛腾 姜立萍 《广州化工》 CAS 2023年第6期206-208,共3页
计算化学及软件应用作为化学化工类本科学生的一门交叉课,既为学生的学习和研究提供了重要工具,又培养了他们的创新意识和创新能力。通过本课程教学实践,学生能够独立完成毕业论文,具备开展创新研究所需要的基本作图能力,可以对实验数... 计算化学及软件应用作为化学化工类本科学生的一门交叉课,既为学生的学习和研究提供了重要工具,又培养了他们的创新意识和创新能力。通过本课程教学实践,学生能够独立完成毕业论文,具备开展创新研究所需要的基本作图能力,可以对实验数据进行科学处理和有效分析,也能够对简单的实验研究进行微观解释和说明,培养了学生对专业的综合应用能力。 展开更多
关键词 计算化学 化学软件 创新能力 数据分析
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武汉纺织大学计算化学研究中心主任、教授刘磊 计算化学助力实现“双碳”目标
16
作者 徐飞 《中国高新科技》 2023年第11期12-13,共2页
2020年9月,我国正式提出力争2030年前二氧化碳排放达到峰值、2060年前实现碳中和。随着时间节点日益临近,社会各界也愈加努力,正群策群力地开展切实有效的工作。任何富有成效的努力都不可能脱离社会实际发展情况。以煤为主的能源消费结... 2020年9月,我国正式提出力争2030年前二氧化碳排放达到峰值、2060年前实现碳中和。随着时间节点日益临近,社会各界也愈加努力,正群策群力地开展切实有效的工作。任何富有成效的努力都不可能脱离社会实际发展情况。以煤为主的能源消费结构,决定了我国在经济社会飞速发展的同时会大量排放CO_(2)。 展开更多
关键词 计算化学 能源消费结构 实际发展情况 二氧化碳排放 碳中和 时间节点 群策群力
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浅谈结合计算化学和制药工程专业特色的红外光谱教学实践
17
作者 曾宪乐 《中国科技经济新闻数据库 教育》 2023年第4期0152-0155,共4页
紫外可见吸收光谱是现代化学实验中常用的分子结构表征手段之一,也是仪器分析与光谱学等大学课程中必不可少的内容之一。在实际课程讲授过程中,由于大多数教学幻灯片以文字为主,缺乏电子激发类型、分子轨道等重要概念的演示图像,导致学... 紫外可见吸收光谱是现代化学实验中常用的分子结构表征手段之一,也是仪器分析与光谱学等大学课程中必不可少的内容之一。在实际课程讲授过程中,由于大多数教学幻灯片以文字为主,缺乏电子激发类型、分子轨道等重要概念的演示图像,导致学生对于紫外可见光谱理论知识普遍感到晦涩难懂,只能采用死记硬背的方式来进行学习。另一方面,传统光谱实验虽然可以获取分子吸收光谱图形,但无法给出相关吸收峰涉及的激发态特征信息。以“紫外吸收光度法测定酪氨酸的含量”为例,该实验已被诸多高校选为教学实验之一。然而,在实际教学过程中,很多学生却仅仅只是重复操作来采集光谱,缺乏对紫外可见吸收光谱形成以及吸收峰本质的理解。为了改善教学效果,需要深化教学设计,增加更易使学生理解的教学内容与图形,来帮助学生构筑紫外可见光谱理论知识框架。基于此,本篇文章对结合计算化学和制药工程专业特色的红外光谱教学实践进行研究,以供参考。 展开更多
关键词 计算化学 制药工程专业特色 红外光谱教学实践
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刘若庄:中国计算化学的奠基人
18
作者 刘建华(整理) 《小康》 2023年第28期16-17,共2页
喜欢不断挑战新难题的刘若庄保持着对未知世界的好奇和探索精神。晚年时,他又向光化学领域奋进,在他的科研成果的推动下,北京师范大学化学系成为国内理论光化学领域的一面旗帜,在国际上享有盛誉。刘若庄,我国著名物理化学家、中国计算... 喜欢不断挑战新难题的刘若庄保持着对未知世界的好奇和探索精神。晚年时,他又向光化学领域奋进,在他的科研成果的推动下,北京师范大学化学系成为国内理论光化学领域的一面旗帜,在国际上享有盛誉。刘若庄,我国著名物理化学家、中国计算化学的奠基人、中国科学院院士、北京师范大学化学学院教授,在我国开创了电子结构计算并持续推动我国计算量子化学的发展,也是国际上最早进行电子结构计算的学者之一,刘若庄先生长期从事分子间相互作用、化学键和化学反应理论的研究,先后在氢键、配位场理论方法、有机导体和半导体理论计算、激发态势能面和光化学反应机理探索等方面取得了丰硕成果。 展开更多
关键词 科研成果 中国科学院院士 分子间相互作用 物理化学 计算化学 配位场理论 有机导体 计算量子化学
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理论与计算化学在基础化学课程中的应用:1,2-环氧化物开环反应 被引量:1
19
作者 赵容浩 黄职钱 +2 位作者 杨一莹 朱荣秀 张冬菊 《大学化学》 CAS 2023年第8期299-304,共6页
1,2-环氧化物开环反应是化学类各专业有机化学课程中的重要教学内容,教材中的描述缺少定量、直观信息,学生通常采用机械记忆方式予以学习,不能完全理解相关的反应机制。本文设计了一个用理论化学方法研究化学反应的典型案例,通过量子化... 1,2-环氧化物开环反应是化学类各专业有机化学课程中的重要教学内容,教材中的描述缺少定量、直观信息,学生通常采用机械记忆方式予以学习,不能完全理解相关的反应机制。本文设计了一个用理论化学方法研究化学反应的典型案例,通过量子化学计算探讨了酸、碱催化1,2-环氧化物开环反应的分子机制,揭示了反应的热力学和动力学性质,描绘了反应过程的直观物理图像,给出了理解反应区域选择性的定量信息。论文将计算量子化学与有机化学教学内容有机融合,不仅有助于学生加深对化学基本概念和基础理论的理解,而且有助于学生开阔视野、拓展思路,使学生充分认识到理论计算是开展化学研究的重要手段。 展开更多
关键词 1 2-环氧化物 开环反应 甲醇 量子化学计算
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金属-有机骨架材料的计算化学研究 被引量:21
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作者 阳庆元 刘大欢 仲崇立 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期805-819,共15页
金属-有机骨架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是一种新型纳米多孔材料,独特的结构特征使其在储气、分离、催化、生物化学及制药等领域具有广阔的潜在应用价值。本文综述了计算化学方法在探索MOF材料结构-性能关系方面的研究进展,... 金属-有机骨架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是一种新型纳米多孔材料,独特的结构特征使其在储气、分离、催化、生物化学及制药等领域具有广阔的潜在应用价值。本文综述了计算化学方法在探索MOF材料结构-性能关系方面的研究进展,并着重介绍了本研究室在此方面的研究成果。 展开更多
关键词 金属-有机骨架材料 计算化学 结构-性能关系 化工应用
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