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无机微孔晶体数据库的数据挖掘与结构检索

霍卫峰  
【摘要】:无机微孔材料的定向合成是目前国际材料领域与分子工程学研究的重要前沿方向之一。微孔晶体材料在吸附性、离子交换性、催化活性和主客体组装化学等方面具有非常优秀的性能,这都得益于其独特的微孔结构特点。深入研究水热合成反应条件与产物结构之间的关系和规律对定向合成具有特定结构的微孔化合物至关重要。本文的工作是在建立磷酸铝合成反应数据库和分子筛结构数据库的基础上,从合成过程与结构分析两个角度入手,采用多种计算机技术来分析反应合成因素对产物生成的影响以及结构之间的拓扑关联。 采用皮尔森相关系数分析磷酸铝合成反应数据库各种参数之间的相关关系。发现磷酸铝分子筛骨架中桥氧个数与比表面积存在高度线性相关性。并应用多元线性回归方法,对相关性较高的参数对建立线性回归方程。 应用F-Score特征选择方法考察了各种合成参数对磷酸铝骨架生成的影响,并结合决策树C5.0方法建立了产物预测模型,分析了相关规律。通过特征选择方法对数据的分析发现在磷酸铝骨架生成过程中,模板剂比溶剂起着更大的作用,其中模板剂分子次长距离是影响AlPO_4-5生成的重要因素。 针对无机微孔晶体的特点,在经典的子图同构算法VF2的基础上,引入对称性信息,对无机微孔晶体进行了拓扑分析,并采用预筛选技术提高了检索速度。运用Perl语言,开发了一个开源跨平台高效片断结构检索工具,实现对结构快速准确检索。


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