技术特征：
1.一种催化分离双功能mofs的高通量计算筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、提取来自core数据库的mofs的次级结构单元和有机配体分别作为构建块，提取来自rcsr数据库的拓扑结构为mofs的结构骨架，高通量组建mofs结构模型，作为待筛结构数据集；s2、采用分子动力学对s1得到的mofs结构模型进行分子水平上的结构优化，并通过voronoi分解法解析获得mofs材料的几何结构参量，然后筛选几何结构参量中孔道限制直径大于甲醇范德华直径的mofs材料，进行后续筛选；s3、采用分子动力学和蒙特卡洛分析co2和h2o在s2筛选的mofs材料孔道内的物理吸附与扩散行为，筛选能选择性地让h2o和甲醇通过的mofs材料，进行后续筛选；s4、采用dft结合完全线性同步度越方法和二次同步度越方法，在s3筛选的mofs材料中，搜寻对co2化学吸脱附性能良好的mofs材料及其催化co2加氢过程中可能存在的过渡态，并使用有限位移法计算mofs材料相关构型的吉布斯自由能，并分析不同mofs材料的催化co2加氢的反应路径以及co2加氢制甲醇的活化能垒，最终得到催化分离双功能mofs材料。2.根据权利要求1所述的高通量计算筛选方法，其特征在于，s1中，所述高通量组建的条件包括：预设键长为1.54～2.0埃，键的扰动系数为4.0～6.0，预放缩系数为0.8～1.2，允许单金属原子作节点，优化方法为l-bfgs-b，允许移除赝原子。3.根据权利要求1所述的高通量计算筛选方法，其特征在于，s2中，所述分子水平上的结构优化的条件包括：力场采用通用力场，采用qeq方法计算电荷，静电作用的积分采用pppm法，范德华相互作用积分采用ewald法，结构优化中能量的收敛阈值、力的收敛阈值和位移的收敛阈值分别为和结构优化均优化晶格常数，算法根据收敛情况采用最速下降法、共轭梯度法、拟牛顿法中的一种。4.根据权利要求1所述的高通量计算筛选方法，其特征在于，s3中，所述物理吸附与扩散行为的分析条件包括：物理吸附采用蒙特卡洛方法模拟，具体条件要求包括：方法为巨正则蒙特卡洛法，力场采用通用力场，采用qeq方法计算电荷，静电作用的积分采用ewald法，范德华相互作用积分采用group based法，取样间隔为25步，积分网格间隔为扩散采用分子动力学方法模拟，具体条件要求包括：采用nvt系综，温度设为反应所需温度，动力学模拟时间为500ps，采用nose保温器，力场采用通用力场，采用qeq方法计算电荷，静电作用的积分采用pppm法，范德华相互作用积分采用ewald法。5.根据权利要求1所述的高通量计算筛选方法，其特征在于，s4中，所述催化co2加氢的反应路径以及co2加氢制甲醇的活化能垒的分析的条件包括：采用dft方法，采用gga-rpbe交换关联泛函，所有计算均在同一精度下进行；价电子选取泛函设定的默认值，赝势采用超软赝势，截断能根据体系包含元素种类在550ev到800ev之间选取，monkhorst-pack格点取样精度设定为高，自洽收敛阈值为1.0e-7/atom到1.0e-5/atom，结构优化中能量的收敛阈值、力的收敛阈值、最大晶格应力的收敛阈值和位移的收敛阈值分别为5.0e-6ev/atom～1.0e-5ev/atom、0.02～0.2gpa和6.根据权利要求1所述的高通量计算筛选方法，其特征在于，s2中，所述几何结构参量
包括最大孔径、孔道限制直径、比表面积、孔隙率。7.根据权利要求1所述的高通量计算筛选方法，其特征在于，s1中，所述mofs结构模型中的mofs结构包含由若干种可溶性金属盐与有机配体合成的mofs材料。8.根据权利要求7所述的高通量计算筛选方法，其特征在于，所述若干种可溶性金属盐包括：选自铌、钛、钒、钼、钯、铬、银、锰、镍、铁、锡、钴、钨、铜、锌、锆、铝的硝酸盐，氯化物，磷酸盐，硫酸盐，醋酸盐中的一种或几种。9.根据权利要求7所述的高通量计算筛选方法，其特征在于，所述有机配体包括：1,4-苯二甲酸、1,3,5-苯三甲酸，1,2-苯二甲酸，1,2,4,5-苯四甲酸，苯六甲酸，2-磺酸基对苯二甲酸，2-硝基对苯二甲酸，2-氨基对苯二甲酸，1,1':4',1
”‑
苯基-4,4
”‑
二甲酸，1,1'-二苯基-4,4'-二甲酸，哌嗪，吡嗪，二甲基咪唑，三乙烯二胺，4,4'-联吡啶，1,3-二(4-吡啶)丙烷中的一种或几种。
技术总结
本发明公开了一种催化分离双功能MOFs的高通量计算筛选方法，属于计算化学与纳米复合催化材料领域。其筛选方法是通过多层级理论逐级次的高通量计算，精确高效地在MOFs候选池当中筛选出有前途的具有催化分离双功能的MOFs材料。本发明的优点在于：1)采用高通量并行计算的方式，有效地缩短了数据的获取时间；2)采用高通量逐级次计算的方式，避免了传统实验密集型的“试错”实验带来的资源上的浪费，降低了研发成本，缩短了研发周期；3)用本发明提供的方法筛选同时考虑了催化活性和副产物的及时分离，具备良好的实用价值。具备良好的实用价值。具备良好的实用价值。
技术研发人员：王戈 薛祥东 高鸿毅 栾庆洁 黄秀兵 王静静 冯世豪 贾齐鲁 邓佳兴
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：2022.03.03
技术公布日：2022/6/16