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层状扩孔分子筛COE-4拥有独特的二维十元环孔结构,其FER层通过-Si(OH)2-桥连基团相互连接,具有优良的物理化学性质。杂原子同晶取代层间扩孔分子筛产生的酸性以及氧化性能可能为T-COE-4的结构改性和功能调变开辟一个新的途径。本论文采用密度泛函理论计算方法对T-COE-4结构稳定性和Bronsted/Lewis酸性进行了系统研究。主要结论如下：1.在三价Fe-, B-, Ga-, Al-取代的层间扩孔分子筛T-COE-4骨架稳定性研究中发现,杂原子同晶取代通过拓宽T-O-Si键角的范围来保持扩孔分子筛的结构稳定。O1-T-O2键角越小,越难形成规则的四面体单元。杂原子引入层间连接位所需的取代能按照Al-COE-4<Ga-COE-4<Fe-COE-4<B-COE-4的顺序递增。NH3吸附表明,氢键对NH3吸附络合物的稳定性扮演着十分重要的角色。Bronsted酸强度大小会影响(N-H…O2)或(N…H-02)氢键相互作用。推断了Bronsted酸强度将按照Al-COE-4> Ga-COE-4> Fe-COE-4> B-COE-4的顺序依次减小。在电荷补偿质子存在的条件下,B原子的插入可能会导致层间距的显著减小甚至结构的塌陷。2.对四价Ti-, Sn-, Zr-取代的层间扩孔分子筛T-COE-4的理论研究表明,它们进入扩孔分子筛T-COE-4层间连接位置所需取代能按照Ti-COE-4<Sn-COE-4<Zr-COE-4的顺序递增。Ti-, Sn-, Zr-掺杂的T-COE-4将以拓宽T-O-Si键角的范围来稳定其骨架结构。它们在层间位的插入不会对分子筛的层间距产生非常显著的影响。预测了扩孔分子筛T-COE-4的Bronsted酸强度大小为Sn-COE-4> Zr-COE-4> Ti-COE-4。在Bransted酸性位上形成的NH3吸附络合物中,NH3分子主要以物理吸附的方式稳定在其表面并形成(N…·-02)氢键作用。3.通过福井函数以及NH3、C5H5N、H2O、(CH3)3PO等分子探针推测出四价Ti-,Sn-, Zr-取代的T-COE-4的Lewis酸强度大小为：Sn-COE-4≥Zr-COE-4> Ti-COE-4。由相互作用能分析得到,四种探针分子形成的络合物的稳定性一般按照(CH3)3PO> C5H5N>NH3>H2O的顺序依次减小。清晰地阐明了吸附络合物结构的六个O-T-O键角发生不同程度的裂分,形成了类似于三角双锥的结构,其键长落在一个限定的范围,键角则会发生不等程度的结构扰动。