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本论文通过密度泛函理论的方法系统地研究了光催化剂MIL-125几何构型、电子结构、轨道性质与机械稳定性。MIL-125是一种有机配体为对二苯甲酸和金属氧簇为TiO5(OH)八面体聚合而成八聚物的MOF材料。MIL-125有机配体不同官能团化以及同一种官能团但官能团化的程度不同,对其几何构型、电子结构与热力学稳定性进行了详细的研究。深入探讨了 MIL-125金属阳离子取代类似物及其阴离子取代类似物的几何构型、电子结构与机械稳定性。对可得出下列结论:1.对四方晶系的MIL-125研究表明:MIL-125的价带顶主要由有机配体的苯环中C的p-p共轭轨道的贡献,导带底主要由有机链中羧酸C的2p轨道与其相邻C的2p轨道形成p-p共轭以及金属氧簇中Ti相连的O的2p与Ti的3d轨道形成p-d杂化轨道构成;计算结果表明MIL-125的机械稳定性比MOF-5强,MIL-125可能有较好的气体存储能力。2.对MIL-125有机配体官能团化体系研究表明:其官能团化体系的带隙从大到小为 MIL-125-nF>MIL-125-nCI>MIL-125-nBr>MIL-125-nI>MIL-125-nNH2,这表明有机配体官能团给电子能力与体系带隙有关,但有机配体官能团化程度的增大对体系带隙影响不大。热力学稳定性分析可知MIL-125-F、MIL-125-NH2与MIL-125-C1的热力学稳定比MIL-125强,MIL-125-Br与MIL-125-I的热力学稳定性比MIL-125弱。3.对MIL-125金属阳离子取代体系研究表明:对于IVB族金属取代,MOF中金属由Ti→Zr→Hf,带隙先增大再减小。IVA族金属取代与MIL-125比较,从Ge→Sn→Pb,随着IVA主族原子半径的增大,体系带隙逐渐减小。IVA族金属Ge的3s3p轨道、Sn的4s4p轨道和Pb的5s5p轨道对导带底有贡献,参与取代体系导带的形成,与O的2p轨道发生杂化,导带底向Fermi能级移动,对价带顶没有影响,体系带隙减小。计算结果表明MIL-125-Sn的机械稳定性比MIL-125强,MIL-125-Sn可能有较好的气体存储能力。4.对MIL-125阴离子取代体系研究表明:当S或Se取代金属氧簇中O后,体系带隙均减小,有利于可见光吸收。与MIL-125中O相比,S或Se是富电子原子,这是MIL-125-S和MIL-125-Se带隙减小的主要原因。MIL-125阴离子取代物的机械稳定性都比MIL-125强,这些取代物可能有较好的气体存储能力。