C_4H_4Y(Y=O,S,Se)与BX_3(X=H,F,Cl)作用的计算化学研究

采用量子化学的密度泛函B3LYP和二阶微扰MP2(full)方法对C4H4Y(Y=O,S,Se)与BX3(X=H,F,Cl)形成的电子授受型复合物进行了研究,所得18个复合物的构型包括BX3位于C=C双键上方的π-p作用型和B与O,S,Se直接作用的n-p作用型.体系C4H4Y-BH3以n-p作用型较为稳定,体系C4H4Y-BF3,C4H4Y-BCl3的π-p和n-p作用型复合物稳定性相当.对各复合物的几何构型、振动频率和自然键轨道分析表明,复合物的形成过程中均存在几何构型的改变、电荷的转移和振动频率的变化,它们的变化规律与复合物稳定性的变化规律基本一致,即按H,F,Cl的顺序依次降低.     

C59XH (X＝N, B)自由基加成区域选择性的理论研究

用半经验的AM1方法, 对C₅₉XHCl_2n (X＝N, B; n＝1～2)和C₆₀H₂Cl_2n (n＝1～2)的异构体进行几何构型全优化和振动频率计算, 结合密度泛函B3LYP/6-31G*单点能计算确定各异构体的相对稳定性. 对比C₅₉XH (X＝N, B)和C₆₀H₂的H₂加成方式, 计算结果表明H₂或Cl₂加在碳笼官能化部分的邻近位置在能量上都是有利的; C₅₉NH和C₅₉BH自由基多加成物区域选择性的差别可归因于N原子和B原子电子性质的不同; 立体效应是导致H₂和Cl₂加成方式不同的主要原因.     

丁烯自由基和O2反应机理的理论研究

应用量子化学密度泛函理论(DFT)对丁烯自由基C₄H₇和O₂的反应机理进行了研究. 在B3LYP/6-31G(d,p)水平上优化了反应通道上的反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型, 并计算出它们的振动频率和零点能(ZPVE), 并对能量进行了零点能校正. 计算结果表明, C₄H₇和O₂形成三种氧环中间体, 再分别分解, 这是主要的反应形式. 生成物主要为羰基化合物, 其次还有一定比例的CO.     

(Zn1-xMnx)C2O4·2H2O在空气中的热分解动力学研究

用热分析（TG-DTG/DTA）、X射线衍射（XRD）技术和透射电镜（TEM）研究了固态物质Zn_1-xMn_xC₂O₄•2H₂O在空气中热分解的过程。热分析结果表明，Zn_1-xMn_xC₂O₄•2H₂O在空气中分两步分解，其失重率与理论计算失重率相吻合。 XRD和TEM结果表明，Zn_1-xMn_xC₂O₄•2H₂O分解的最终产物为Zn_1-xMn_xO,其颗粒大小约为10-13 nm。在非等温条件下对Zn_1-xMn_xC₂O₄•2H₂O的热分解动力学进行了分析。用Friedman法和Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法求取了分解过程的活化能E，并用多元线性回归给出了可能的机理函数。Zn_1-xMn_xC₂O₄•2H₂O两步热分解的活化能分别为155.7513 kJ/mol 和215.9397 kJ/mol。     

双帽Keggin型杂多阴离子[H4As3Mo12O40]-和Keggin型杂多酸H3PM12O40 (M＝Mo, W)质子化的DFT研究

选用B3LYP方法在LanL2MB水平下, 对双帽α-Keggin型杂多阴离子[H₄As₃Mo₁₂O₄₀]^-的电子结构和质子的定位进行了密度泛函理论(DFT)研究. 结果表明, 双帽的形成大大影响了杂多阴离子[As₃Mo₁₂O₄₀]^5－的电子结构和性质, NBO分析显示参与成帽的三桥氧上的电子密度比双桥氧上的要大, 简单地从电荷密度来看, 质子将首先在三桥氧上定域成键, 但通过比较质子定域在几种桥氧上质子化稳定化能的大小, 发现[H₄As₃Mo₁₂O₄₀]^-中的四个质子将在八个双桥氧中的其中四个氧原子上定位, 而不是如文献中报道的在四个三桥氧上定域成键. 对杂多酸H₃PM₁₂O₄₀ (M＝Mo, W)中质子的定位也进行了理论计算并与文献进行了比较, 结果显示, H₃PMo₁₂O₄₀中质子是定位在双桥氧上; 而H₃PW₁₂O₄₀中质子将优先在双桥氧上定位, 但也可在端氧上定位; 这一结果与文献报道的相一致.     

g-C3N4/CaTi2O5复合材料制备及其光催化性能

利用类石墨氮化碳（g-C₃N₄）和亚稳相钙钛氧化物（CaTi₂O₅）固相法制备C₃N₄/CaTi₂O₅复合材料。利用X射线衍射（XRD）、金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）及附带能谱分析仪（EDS）和N₂吸附-脱附对样品的显微结构和比表面积进行检测分析,并用紫外-可见吸收光度计（UV-Vis）测试了样品的光吸收性能,研究C₃N₄与CaTi₂O₅物质的量之比（n_C3N4/nCaTi₂O₅）对C₃N₄/CaTi₂O₅复合样品的物相结构和微观形貌的影响,同时考察C₃N₄/CaTi₂O₅复合样品在可见光照射下光催化降解罗丹明染料效果。实验结果表明：相比纯C₃N₄和CaTi₂O₅样品,C₃N₄/CaTi₂O₅复合样品在可见光下具有较高的光催化性能,随着n_C3N4/nCaTi₂O₅增加,样品的光催化降解率随之增加而后降低,当n_C3N4/nCaTi₂O₅=1：1时,样品的光催化降解率达到最大值99.5%,并且循环重复利用5次后,样品的光催化剂降解率仍几乎保持不变。复合样品光催化性能提高主要归因于复合能级结构有效地抑制了电子和空穴复合所致。     

Dawson结构(NH4)6P2Mo18O62·12H2O纳米粉体的室温固相合成及形成机理

以H₆P₂Mo₁₈O₆₂·23H₂O和(NH₄)₂C₂O₄·H₂O为原料，首次采用室温固相反应合成出(NH₄)₆P₂Mo₁₈O₆₂·12H₂O纳米粉体，并运用元素分析、FTIR、XRD、TEM、TG-DTA和BET等技术对其组成、结构和性能进行了表征。发现(NH₄)₆P₂Mo₁₈O₆₂·12H₂O纳米粉体平均粒径为40 nm，保留着杂多阴离子的Dawson结构，具有Dawson结构的特征衍射峰，比表面积为143.9 m²·g^-1，在445 ℃以下杂多阴离子有良好的热稳定性。在该固相反应中，研磨和放热反应热能可加速反应物分子的扩散速率和生成物分子的成核速率，使产物粒径减小；反应物含有结晶水和生成物H₂C₂O₄·2H₂O对形成小粒径的(NH₄)₆P₂Mo₁₈O₆₂·12H₂O纳米粉体起关键作用。     

N和F共掺杂C3N4的制备及其可见光催化性能

针对氮化碳（C₃N₄）光生电荷易复合、光催化性能有限的不足,我们制备N和F共掺杂C₃N₄（NF-C₃N₄）,以提升其光催化性能。利用NH₄F在高温下原位分解产生的HF和NH₃,对C₃N₄刻蚀的同时实现N和F双元素共掺杂。以氯化铵（NH₄Cl）为对照,制备N掺杂C₃N₄（N-C₃N₄）。利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）、比表面积测试和电化学表征手段研究N、F共掺杂对C₃N₄形貌、成分、结构和物化性质等的影响规律。相比于C₃N₄和N-C₃N₄,NF-C₃N₄呈多孔状,比表面积增大,光生电荷的生成、分离和转移均被促进,NF-C₃N₄光催化还原Cr （Ⅵ）的速率是C₃N₄的2.6倍、N-C₃N₄的1.7倍。进一步考察了不同前驱体（尿素、双氰胺和三聚氰胺）对制备C₃N₄的影响,发现以尿素为前驱体的C₃N₄与NH₄F的质量比为3∶2时,NF-C₃N₄呈现最佳的光催化性能。催化剂用量、光照强度、空穴捕获剂浓度的增加和pH的降低均能提高Cr （Ⅵ）还原速率。在NF-C₃N₄浓度为0.1 g·L^-1、pH=3、c_EDTA-2Na=2 mmol·L^-1、40 min可见光照射后,Cr （Ⅵ）去除率达到90%。5次循环实验表明,优化制备的NF-C₃N₄光催化还原Cr （Ⅵ）的性能保持良好,具有较高的稳定性。     

AlmN2和AlmN2＋ (m＝1～8)团簇结构与稳定性的量子化学研究

用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法, 在6-311G*水平上对Al_mN₂和Al_mN₂^＋ (m＝1～8)团簇的几何构型、电子结构、振动频率和分子轨道进行了理论研究. 结果表明, Al_mN₂类团簇的基态结构有两种基本构型, 一种是以N—N键为核心周围与Al原子相配位形成的, 一种是由两个Al_nN (n≤m/2)分子碎片通过共用Al原子或Al—Al键相互结合形成的. 对Al_nN分子碎片相互结合形成结构的绝热电离能讨论得到, m为偶数的团簇比m为奇数的稳定.     

RGO/C3N4复合材料的制备及可见光催化性能

通过半封闭一步热裂解法和改进的Hummers法分别制备了类石墨氮化碳(C₃N₄)和氧化石墨烯(GO),再利用光还原方法制得还原氧化石墨烯/氮化碳(RGO/C₃N₄)复合材料。采用X射线衍射(XRD),场发射扫描电镜(FESEM),X射线光电子能谱(XPS),紫外-可见漫反射吸收光谱(DRS),光致荧光(PL)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等测试技术对复合材料进行表征。以罗丹明B(RhB)为探针分子在可见光下考察RGO/C₃N₄复合材料的光催化活性,结果表明：RGO的引入显著提高了C₃N₄的光催化活性,且6.0%RGO/C₃N₄复合物的光催化活性最高,可能的原因是RGO具有优良的传导和接受电子性能,抑制了C₃N₄光生电子-空穴的复合机率,进而提高了光催化活性。     

H2SO4处理的Nb2O5/γ -Al2O3催化剂表面酸性与催化性能研究

用Hammett指示剂法、红外光谱（IR）、示差扫描量热-热重法（DSC-TG）和微型催化反应装置等研究了H₂SO₄处理的负载型Nb₂O₅/γ-Al₂O₃催化剂表面酸性和催化异丁烯（IB）与异丁醛（IBA）反应生成2，5-二甲基-2，4-己二烯（DMHD）的催化性能。结果表明随所用H₂SO₄浓度增加，Nb₂O₅/γ-Al₂O₃催化剂表面酸性增强，B酸量增加，L酸量先增加后下降。经H₂SO₄处理的Nb₂O₅/γ-Al₂O₃催化剂的催化活性明显增加，但当H₂SO₄浓度超过0.05 mol·L^-1时催化活性又急剧下降，这可能是因为在H₂SO₄处理的催化剂表面形成的强酸中心上，产物分子进一步转化为积炭且封闭催化剂活性表面，导致催化活性下降。     

Se掺杂WO3·0.5 H2O/g-C3N4光电催化剂的析氢反应性能

以二氰二胺、硒粉和钨酸钠为前驱体,采用一锅法成功制备出Se掺杂WO₃·0.5 H₂O/g-C₃N₄(Se/WCN)催化剂。并采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和 X 射线光电子能谱(XPS)对样品的物相结构、形貌及化学组成进行表征。与原始的 WO₃和 g-C₃N₄相比,Se/WCN 催化剂的起始电位降到了-0.75 V(vs RHE),电流密度高达 70 mA·cm^-2,表现出更高的电催化活性。而光照后,Se/WCN 的催化性能进一步提升,起始电位从-0.75 V(vs RHE)降至-0.65 V(vs RHE),电荷转移电阻由371.4 Ω减小到310.0 Ω。     

含氧亚甲基中心桥键席夫碱型液晶化合物的合成及介晶性

报道了两个系列含氧亚甲基中心桥键席夫碱型棒状液晶化合物的合成, 其结构通式为: XC₆H₄N＝CHC₆H₃(Y)OCH₂C₆H₄COOC₁₆H₃₃, Y＝H, OCH₃; X＝OC_nH_2n＋1 (n＝1～12, 14, 16), Me, F, Cl, Br. 通过热台偏光显微镜和DSC对其介晶性进行了研究. 结果显示分子中末端烷氧基链长的变化和苯环侧向取代基Y对这些液晶化合物的介晶性有重要影响.     

MoO3-C3N4复合光催化剂的可见光下高效催化降解甲基橙

以钼酸铵和C₃N₄为前驱体,利用浸渍法成功制备了高性能MoO₃-C₃N₄复合光催化剂,利用X射线衍射（XRD）、傅里叶红外（FT-IR）、高分辨电镜（HRTEM）及N₂吸附-脱附曲线等测试手段对所得MoO₃-C₃N₄光催化剂进行了结构和形貌表征。以可见光下光催化降解甲基橙反应表征MoO₃-C₃N₄的光催化活性。实验结果表明,MoO₃-C₃N₄光催化剂具有非常好的光催化降解性能,且MoO₃含量对反应活性产生显著影响。当MoO₃含量为1.6%（w/w）时光催化活性最好,其速率常数达到C₃N₄的50倍。通过研究发现该复合催化剂的高活性来自于其Z型光生载流子传输过程,抑制了光生电子空穴对的复合并延长了引入MoO₃产生的载流子的寿命。     

三元体系YCl3-CdCl2-H2O和四元体系YCl3-CdCl2-HCl(～8.8%)-H2O (25 ℃)的相平衡及其固相新化合物的研究

The equilibrium solubilities of the ternary system YCl₃-CdCl₂-H₂O, the quaternary system YCl₃-CdCl₂-HCl(～8.8%)-H₂O were determined at 25 ℃ and the phase diagrams were constructed. The results show that the ternary system was complicated with six equilibrim solid phases CdCl₂·2.5H₂O, CdCl₂·H₂O, 8CdCl₂·YCl₃·15H₂O (8∶1 type), 4CdCl₂·YCl₃·13H₂O(4∶1 type), 5CdCl₂·2YCl₃·26H₂O (5∶2 type) and YCl₃·6H₂O. The quaternary system was also complicated with four equilibrim solid phase CdCl₂·H₂O, 4CdCl₂·YCl₃·13H₂O (4∶1 type), 5CdCl₂·2YCl₃·26H₂O(5∶2 type) and YCl₃·6H₂O. Among the three new compounds 8CdCl₂·YCl₃·15H₂O, 4CdCl₂·YCl₃·13H₂O and 5CdCl₂·2YCl₃·26H₂O, 8CdCl₂·YCl₃·15H₂O was a kind of metastable compound only in ternary system, and it was changed into 4CdCl₂·YCl₃·13H₂O with time. Both 4∶1 type and 5∶2 type existed in ternary and quaternary system, but they were also congruently soluble compounds in quaternary system. They have been prepared from the system and have been characterized by XRD, TC-DTG and DSC.     

Li3V2(PO4)3的溶胶-凝胶合成及其性能研究

以LiOH·H₂O(LiF、Li₂CO₃、LiCH₃COO·2H₂O)、NH₄VO₃、H₃PO₄和柠檬酸为原料,采用Sol-gel法合成锂离子电池正极材料Li₃V₂(PO₄)₃。优化了锂源、溶胶的pH值、预烧条件、煅烧温度等合成条件,并采用XRD、SEM、恒电流充放电及循环伏安试验等方法,研究了所合成的Li₃V₂(PO₄)₃的结构形貌和电化学性能。结果表明,以LiOH·H₂O为锂源,溶胶的pH值等于3,于氩气氢气(体积比9∶1)混合气中300 ℃预烧 4 h,并在氩气氢气(体积比9∶1)混合气中600 ℃煅烧8 h合成的Li₃V₂(PO₄)₃正极材料为标准的单斜结构,具有较高的放电比容量和较好的循环稳定性,0.1C和1C倍率下首次放电比容量分别为130 mAh·g^-1和129 mAh·g^-1;1C倍率下循环40次后,容量仍为127 mAh·g^-1,容量保持率为98.4%;随后又进行10C倍率放电,10次循环后容量为105 mAh·g^-1,容量保有率达98.1%。循环伏安测试表明,该正极材料具有较好的电化学可逆性。     

低温固相反应合成Li3V2(PO4)3正极材料及其性能

利用V₂O₅·nH₂O湿凝胶，LiOH·H₂O，NH₄H₂PO₄和C等作原料，通过低温固相还原反应在550 ℃焙烧12 h制备出Li₃V₂(PO₄)₃正极材料。采用XRD，SEM和电化学测试对Li₃V₂(PO₄)₃样品性能进行研究。XRD研究表明本法所合成的Li₃V₂(PO₄)₃同传统的高温固相反应法所合成的Li₃V₂(PO₄)₃一样同属于单斜晶系结构。SEM测试表明所合成的样品平均粒径大小约为0.5 μm且粒径分布较窄。电化学测试表明以0.2 C的倍率放电时，样品的首次放电容量为130 mAh·g^-1，室温下循环30次后其比容量为124 mAh·g^-1。     

对BiVO4/BiPO4复合物可见光催化活性提高的研究

采用水热法合成出具有不同V、P物质的量之比的BiVO₄/BiPO₄复合物.n_V/n_P分别为:0.1/9.9、0.5/9.5、1/9、3/7、5/5.采用 XRD、FE-SEM、EDS、拉曼、可见光光度计、漫反射以及电化学等测试手段对BiVO₄/BiPO₄复合物进行表征.在可见光条件下降解亚甲基蓝来评价BiVO₄/BiPO₄复合物的光催化活性.结果显示,当n_V/n_P<3/7的时候,BiVO₄/BiPO₄复合物的光催化活性随着BiVO₄含量的增加而增加,当n_V/n_P=3/7的时候,复合物具有最佳的光催化性能,反应速率常数k为0.005 1 min^-1,是纯BiPO₄的23.2倍.BiVO₄/BiPO₄复合物的光催化机制主要是由于BiVO₄的加入,提高了电子-空穴的分离率,进而提高了光催化活性.     

BiVO4/BiPO4复合物的制备及可见光催化性能

采用水热法合成出具有不同V、P物质的量之比的BiVO₄/BiPO₄复合物.n_V/n_P分别为:0.1/9.9、0.5/9.5、1/9、3/7、5/5.采用 XRD、FE-SEM、EDS、拉曼、可见光光度计、漫反射以及电化学等测试手段对BiVO₄/BiPO₄复合物进行表征.在可见光条件下降解亚甲基蓝来评价BiVO₄/BiPO₄复合物的光催化活性.结果显示,当n_V/n_P<3/7的时候,BiVO₄/BiPO₄复合物的光催化活性随着BiVO₄含量的增加而增加,当n_V/n_P=3/7的时候,复合物具有最佳的光催化性能,反应速率常数k为0.005 1 min^-1,是纯BiPO₄的23.2倍.BiVO₄/BiPO₄复合物的光催化机制主要是由于BiVO₄的加入,提高了电子-空穴的分离率,进而提高了光催化活性.     

MgFe2O4纳米粉体的水热合成及其表征(英)

MgFe₂O₄ nanoparticles were hydrothermally synthesized at 150 ℃ using iron nitrate [Fe(NO₃)₃·9H₂O], magnesium nitrate [Mg(NO₃)₂·6H₂O] and sodium hydroxide (NaOH) as starting materials by carefully controlling the reaction conditions. The influences of several factors such as presence or absence of Na⁺, molar ratio of Fe³⁺ / Mg²⁺, concentration of mental ions, temperature and reaction time on resultant products were investigated in the hydrothermal process. The sample was characterized by X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM), and its magnetic properties were measured using vibrating sample magnetometer (VSM).