一种基于分子模拟预测用于盐湖提锂的共价有机框架性能的方法技术

本发明专利技术提供了一种基于分子模拟预测用于盐湖提锂的共价有机框架性能的方法，所述的方法包括：(Ⅰ)设定包含水分子、镁离子和锂离子的水盒子，将水盒子与COF分离膜组合并构建COF盐水模型盒子，对COF盐水模型盒子的结构进行优化后，按照实际的盐水密度设定COF盐水模型盒子的密度；(Ⅱ)对设定好的COF盐水模型盒子进行分子动力学模拟，模拟结束后统计镁离子和锂离子在COF分离膜的孔道内的传递速度，根据镁离子和锂离子的传递速度计算分离因子。通过本发明专利技术提出的利用分子模拟的方法预测镁锂分离性能的方法，可以在有限的时间内快速的判断出一种COF镁锂分离的效果。一种COF镁锂分离的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分子模拟预测用于盐湖提锂的共价有机框架性能的方法


[0001]本专利技术属于分子模拟
，涉及，尤其涉及一种基于分子模拟预测用于盐湖提锂的共价有机框架性能的方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为一种环境友好、效率高、可重复使用的新能源，正广泛的应用于军事领域、轨道交通等方面。锂资源作为锂离子电池中的重要组成部分，其需求量正以每年8％左右的需求量上升，导致其价格也在不断升高。目前已经探明，全球有70％的锂资源都蕴藏在盐湖当中，因此盐湖提锂是国内外获得锂资源的主要途径。我国盐湖中锂资源的储量位居世界第二，但是存在高镁锂比的问题制约了锂资源的获取，因此如何实现镁锂分离则成为了一个关键的问题。在所有盐湖提锂的方法中，膜分离是一种最为绿色的技术，符合我国新时期的环境方针政策，但是目前的商业膜的分离性能不高，增加了镁锂分离的成本。因此，设计一种高通量、高镁锂分离性能的新型膜材料至关重要。
[0003]近年来，共价有机框架(COF)材料正受到研究者的广泛关注。由于其具有高度有序孔道结构、孔径可调、易于功能化修饰等特点，被认为是一种理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分子模拟预测用于提锂的共价有机框架性能的方法，其特征在于，所述的方法包括：(Ⅰ)设定包含水分子、镁离子和锂离子的水盒子，将水盒子与COF分离膜组合并构建COF盐水模型盒子，对COF盐水模型盒子的结构进行优化后，按照实际的盐水密度设定COF盐水模型盒子的密度；(Ⅱ)对设定好的COF盐水模型盒子进行分子动力学模拟，模拟结束后统计镁离子和锂离子在COF分离膜的孔道内的传递速度，根据镁离子和锂离子的传递速度计算分离因子。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(Ⅰ)中，所述的水分子采用SPC/E模型或TIP4P模型进行构建；优选地，所述的COF盐水模型盒子的力场参数选择DREIDING或CVFF；优选地，所述的COF盐水模型盒子的计量单位选择real格式。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(Ⅰ)中，所述的COF盐水模型盒子的结构优化过程包括：初始结构在NVT系综下进行一个升温降温循环，时长设定为0.5～2ns。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(Ⅰ)中，所述的升温降温循环过程包括：从T1升温至T2，再从T2降温至T1；优选地，T1设定为300K；优选地，T2设定为400～1000K，优选500～800K。5.根据权利要求1
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3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(Ⅰ)中，所述的COF分离膜两侧分别设置有一个水盒子，分别作为进料侧和渗透侧，所述水盒子的厚度＞2nm；优选地，所述COF盐水模型盒子的盐水浓度为0.5～1mol/L；优选地，所述的COF盐水模型盒子采用的边界条件为三维周期性边界。6.根据权利要求1
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4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(Ⅰ)中，所述的COF盐水模型盒子的密度设定过程包括：在NPT系综下，过膜压力设定为P1，温度设为T3，运行时长设定为H1，使得水盒子中的各个粒子在过膜压力的作用下挤压进入COF分离膜的孔道内，随后将过膜压力调整为P2，保持温度不变，运行时长调整为H2；优选地，P1设定为5～50个大气压；优选地，T3设定为300K；优选地，H1设定为0.5～2ns；优选地，P2设定为1个大气压；优选地，H2设定为0.5～2ns。7.根据权利要求1
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5任一项所述的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡超权，宋洋，李琳，张宇，
申请(专利权)人：中科院过程工程研究所南京绿色制造产业创新研究院，
类型：发明
国别省市：