NH3R++NHR2(R=H,CH3)体系质子传递反应的从头算研究

用从头计算法在HF/6-31G^*基组水平上研究了NH₄⁺+NH₃→NH₃+NH₄⁺,NH₄⁺+NH₂CH₃→NH₃+NH₃CH₃⁺,NH₄⁺+NH(CH₃)₂→NH₃+NH₂(CH₃)₂⁺以及NH₃CH₃⁺+NH₂CH₃→NH₂CH₃+NH₃CH₃⁺等4个体系的质子传递反应的机理.结果表明:(1)上述质子传递反应均具有双阱型的势能面,质子沿N(1)、N(2)连线直接传递;(2)质子受体分子中的甲基对质子传递起促进作用,而质子给体离子中的甲基则阻碍质子的传递。     

NH3与Cl2在y-Al2O3颗粒物表面的非均相反应

使用离子色谱分析了常温、常压、湿润和氧气存在条件下,NH₃和Cl₂在γ-Al₂O₃颗粒物表面非均相反应的产物及其受NH₃浓度、反应时间等的影响;并定量分析了NH₃、Cl₂、SO₂和NO₂单独及共存条件下,γ-Al₂O₃表面Cl^-、NO₃^-和SO₄^2-等二次无机颗粒物的生成总量.结果表明：NH₃和Cl₂在γ-Al₂O₃表面具有协同作用,2 h后Cl^-的生成总量可达589.65 μg,其生成量随时间延长而不断增加.表面氯化物的生成量在NH₃浓度为400 ppm时达到峰值,且随NH₃浓度的增加呈先增加而后减少的趋势.活性氯存在下,NH₃对颗粒物表面Cl^-、NO₃^-和SO₄^2-的生成有促进作用,且四种气体共存时复合正反馈效应最明显.同时,本研究对NH₃和Cl₂在颗粒物表面的非均相反应机理及活性氯和氨的排放对大气中二次无机颗粒物的贡献进行了探讨.     

NH4VO3在NH4H2PO4-H2O和(NH4)3PO4-H2O体系中的溶解度

采用等温溶解法测定了偏钒酸铵(NH₄VO₃)在NH₄H₂PO₄-H₂O和(NH₄)₃PO₄-H₂O体系中T = 298.15-328.15 K时的溶解度以及溶液的密度和pH值。结果表明, NH₄VO₃的溶解度随着(NH₄)₃PO₄或NH₄H₂PO₄溶液浓度的增大,先降低后升高,这是由于同离子效应、化学反应平衡及离子活度的共同作用。比较T = 298.15K时, NH₄VO₃分别在NH₄H₂PO₄-H₂O、(NH₄)₂HPO₄-H₂O和(NH₄)₃PO₄-H₂O体系中溶解度,发现在相同的磷酸盐浓度下, NH₄VO₃的溶解度在NH₄H₂PO₄-H₂O体系中最大,在(NH₄)₃PO₄-H₂O体系中居中,在(NH₄)₂HPO₄-H₂O体系中最小。进一步地,在T = 298.15 K和磷酸盐浓度C = 0.5 mol·kg^-1时,结合pH值和反应溶度积常数K_SP等计算三个体系中的平均离子活度系数(γ_±),发现γ_±值在(NH₄)₂HPO₄-H₂O体系中最大,在(NH₄)₃PO₄-H₂O体系中居中,在NH₄H₂PO₄-H₂O体系中最小,与溶解度规律一致。     

石墨毡载纳米δ-MnO2高性能除铵净水材料研究

首先制备了α-MnO₂纳米花簇、β-MnO₂纳米针和δ-MnO₂微米颗粒三种不同晶型的MnO₂粉末材料，对其结构、形貌及吸附除铵能力进行了表征和测试.结果表明，层间距（7.2Å）大于NH₄⁺直径（2.96Å）和水合NH₄⁺直径（6.62Å）的δ-MnO₂相比其他两种晶型的MnO₂有更高的NH₄⁺吸附量；接着研究采用KMnO₄原位氧化还原法在石墨毡（GF）上直接生长超薄δ-MnO₂纳米片（MnO₂NPs）阵列构筑了石墨毡载纳米MnO₂（MnO₂NPs/GF）多级结构材料，制备简单，无须成型造粒就可直接用作除铵净水材料，研究结果表明，MnO₂NPs/GF不仅具有较高的吸附量（15 mg·g^－1）与良好的选择性，同时还展现了优异的快速吸附和稳定的循环使用性能.MnO₂NPs/GF对水中NH₄⁺的吸附符合准二级动力学模型，其吸附等温线符合Langmuir吸附等温式，是吸附-离子交换法除铵的理想材料.     

加速器质谱测量用NH4HfF5的合成研究

探索了用于加速器质谱(AMS)测量用NH₄HfF₅样品的多相合成方法. HfO₂样品通过分离纯化流程后, 与NH₄HF₂进行反应制成NH₄HfF₅, 并用加速器质谱进行测量. 结果表明: α-安息香肟萃取是降低¹⁸²W含量的重要步骤|多相合成法制备的NH₄HfF₅样品中 的引出束流强度是同等条件下液相合成法的3～4倍|制样方法(多相合成法、液相合成法)对¹⁸²W/Hf比值影响不大|NH₄HfF₅中¹⁸²W/Hf的比值低至10^－11g•g^－1量级. 采用XRD和XPS表征了NH₄HfF₅粉末的结构. 结果表明, NH₄HfF₅样品主要含有N, Hf和F元素, 其中Hf主要以＋4价态存在.     

乙二胺杂化锗酸锌纳米带的绿色合成及其对铀酰离子的吸附与检测

该文采用水热法合成了一种新型乙二胺杂化的锗酸锌纳米带(NH₂-Zn₂GeO₄ NRs),并用于铀酰离子(UO₂²⁺)的检测和吸附。利用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)以及荧光光谱等对纳米带的结构及其光学特性进行了表征。结果表明NH₂-Zn₂GeO₄ NRs表面含有大量的—Ge—O—H和—NH₂基团,为UO₂²⁺的检测和吸附提供了丰富的结合位点。此外NH₂-Zn₂GeO₄ NRs可高效、高选择性地吸附和检测UO₂²⁺,其对UO₂²⁺的吸附符合Langmuir等温模型,最大吸附量为190 mg...     

多反应离子的质子转移反应质谱

在无放射性辉光放电离子源内, 采用不同试剂气体进行放电, 为质子转移反应质谱(PTR-MS)新增了强度在10⁵ cps量级的3种反应离子NH₄⁺, NO⁺和O₂⁺, 纯度大于95%; 测试了这3种反应离子的离子-分子反应特征. 采用H₃O⁺, NH₄⁺, NO⁺和O₂⁺等4种反应离子对同分异构体丙醛/丙酮进行检测发现, H₃O⁺和NH₄⁺均不能区分的丙醛/丙酮可采用NO⁺或O₂⁺进行区分. 结果表明, 增加反应离子不仅使PTR-MS的可检测有机物范围不再局限于质子亲和势(PA)大于H₂O的有机物, 还提高了PTR-MS区分同分异构体的能力.     

基于铂修饰丝网印刷电极检测土壤中铵态氮的电化学传感器

土壤中铵态氮(NH₄⁺)含量的现场检测对于提高氮肥的利用率、减少环境污染,从而实现精准农业具有重要意义.针对目前土壤检测方法存在的周期长、成本高及时效性差等问题,本文基于铂粒子对NH₄⁺具有特异性电催化响应,通过在丝网印刷电极(SPE)表面电沉积铂颗粒,制备了一种电化学传感器.采用碳酸盐排除土壤中未知离子的干扰,结合土壤铵态氮快速提取装置,实现了对土壤中铵态氮的现场快速检测.该传感器对NH₄⁺检测的线性范围为0.1～5 mmol/L(R²=0.997),检出限为13μmol/L(S/N=3),检测时间约5 min;并且对土壤中NH₄⁺具有良好的选择性和稳定性,可应用于实际土壤样品中NH₄⁺的快速检测.相比于传统的检测方法,该方法无需大型仪器、操作便捷、检测速度快,可望为土壤中铵态氮的快速检测提供新方法,为精准农业提供重要的数据支持.     

基于钛锡载体的SCR低温脱硝催化剂的表面性质研究

采用共沉淀法制备TiO₂-SnO₂固溶体,浸渍法负载CeO₂得到一系列xCeO₂/TiO₂-SnO₂负载型催化剂,在模拟NH₃选择性催化还原NO_x(NH₃-SCR)反应条件下考察催化剂低温脱硝活性。通过X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、程序升温还原(H₂-TPR)、程序升温脱附(NH₃-TPD)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、原位漫反射傅里叶变换红外光谱(in situ DRIFTS)等表征技术,研究了氧化铈负载后催化剂的微观结构、表面物种的存在状态、表面酸位等表面性质及NH₃吸附特性。结果表明,Ce:Ti物质的量比为0.1时,催化剂催化脱硝反应活性最高,同时具有较宽的温度窗口(250~300℃)和热稳定性;铈的过量负载会导致催化剂比表面积减小、活性窗口变窄,同时其氧化还原能力和NH₃吸附能力也减弱。NH₃-TPD结果显示,CeO₂的负载导致催化剂NH₃在弱酸及中等酸位的吸附显著增强,与催化剂NH₃-SCR最佳反应物温度降低有关。in situ DRIFTS表明,xCeO₂/TiO₂-SnO₂催化剂的Lewis酸位和Brønsted酸位强度均明显增强,同时,在1657~1666cm^-1处出现新的Brønsted酸位,参与SCR反应的主要物质是NH₄⁺分子。     

Improved electrochemical properties in the Li3Fe2(PO4)3 by titanium and vanadium doping

Ti⁴⁺ ions were introduced to the VO₄^3- substituted Li₃Fe₂(PO₄)₃ by sol-gel method. Simultaneous substitution of Ti⁴⁺ for Fe³⁺ and VO₄^3- for PO₄^3- in the Li₃Fe₂(PO₄)₃ resulted in a net improvement in the rate capability and cycling performance, as compared with the single Ti⁴⁺ or VO₄^3- substituted compound.     

Die Ammonolyse von (NH4)2GeF6. Darstellung und Struktur von NH4[Ge(NH3)F5]

Ammonolysis Reaction of (NH₄)₂GeF₆. Synthesis and Structure of NH₄[Ge(NH₃)F₅] (NH₄)₂GeF₆ reacts with ammonia to yield NH₄[Ge(NH₃)F₅] at 280°C. The reaction path was elucidated by in situ time and temperature resolved X-ray powder diffraction. NH₄[Ge(NH₃)F₅] crystallizes isostructurally to NH₄[Si(NH₃)F₅] in the tetragonal space group P4/n (No. 85) with lattice constants a = 619.41(1) pm and c = 724.70(1) pm. The germanium atom is coordinated by five fluorine atoms and the nitrogen atom of the ammonia molecule. The ammonium cation is located on the Wyckoff position (2 a) in P4/n. The crystal structure is stabilized by extensive hydrogen bonding.     

Ar(3P0,2)+NH3初生态产物NH2(A2A1)的内态分布

首次报告了在分子束条件下,研究Ar(3P0,2)+NH3碰撞解离反应·利用单光子计数方法进行测量,获得了部分转动分辨的初生态产物NH2(A2A1)→（X2B1）发射谱,并详细地进行了标识·发现主要为[HTSS]（0,v 2',0)→（0,0,0）跃迁（v'≤5,K'a≤6,J'≤10)。通过对部分分辨较好的光谱范围进行了模拟,得到反应生成的NH2(A2A1,v'=2,k'a =1)态绕b/c轴的转动温度为1050K,高于母体分子NH3的转动温度300K。由亚稳态碰撞传能电子交换机理认为这是由于碰撞对手Ar和母体NH3分离时反冲作用的结果。碰撞传能解离机理和光解过程不同,后者仅观察到轴的转动激发。     

用离散-连续模型计算NH2-,NH3和NH4+的溶剂化自由能

通过理论计算推测NH2-,NH3和NH4+在水溶液第一溶剂化层中与之直接作用的水分子分别为2,4和4个,并采用离散-连续模型计算了NH2-,NH3,NH3和NH4+在水溶液中的溶剂化自由能.结果表明,由于离散-连续模型在从头算水平考虑了溶质分子与第一溶剂化层溶剂分子之间的作用,能更准确地描述溶剂化作用.此外,采用更加符合溶液中真实情况的溶剂化构型,能得到更准确的溶剂化性质.     

Ab initio thermal rate coefficients for H + NH3 ⇌ H2 + NH2

The reversible reaction NH₃ + H ⇌ H₂ + NH₂, which plays an important role in NH₃ fuel combustion, is studied with a theoretical approach that combines the high-accuracy extrapolated ab initio thermochemistry (HEAT) protocol with semiclassical transition state theory (SCTST). The calculated forward reaction is endothermic by 11.8 ± 1 kJ/mol, in nearly perfect agreement with the active thermochemical tables (ATcT) value of 11.5 ± 0.2 kJ/mol. Using this improved thermochemistry yields better rate constants, especially at low temperatures. Experimental rate constants available from 400 to 2000 K for the forward and reverse reaction pathways can be reproduced (within 20%) by the calculations from first principles.     

C70NH的结构和光谱的理论研究

摘要本文用INDO系列方法对C70NH的8种异构体构型进行计算，结果表明最稳定的构型是N原子加在C3-C3键和C4-C4键上形成具有CS对称性且不开环的三元环结构。研究了这两种最稳定构型的电荷分布，指出了C70NH的8种构型的^13CNMR谱。进行了UV-Vis光谱计算，结果表明C70NH主峰与C70一致，并在500nm以上产生特征吸收峰；C70NH与C70。相比将发生UV谱带红移的现象，同时讨论了谱带红移的原因。     

KI/NH3协同催化CO2与环氧丙烷合成碳酸丙烯酯的反应机理

采用密度泛函理论(DFT)研究了NH₃/KI、KI及无催化剂条件下, CO₂与环氧丙烷(PO)合成碳酸丙烯酯(PC)的反应机理. 在B3LYP/6-311++G^**基组水平上(I采用MIDIX基组)优化了反应过程中的反应物、中间体、过渡态和产物, 通过振动分析及内禀反应坐标(IRC)确定中间体和过渡态的真实性. 同时, 在相同基组水平应用自然键轨道(NBO)理论和分子中的原子(AIM)理论分析了这些化合物的轨道间相互作用和成键特征. 研究结果表明: 在无催化剂条件下非协同反应通道PO+CO₂→M0a→TS0c→M0c→TS0c′→PC为最有利通道, 其活化能为200.65 kJ·mol^-1; KI催化下活化能降低至187.40 kJ·mol^-1, 反应速率较小; 在KI/NH₃协同催化下, 除KI的催化作用外, NH₃中的氢原子还能与CO₂或PO中的氧原子形成氢键, 活化反应, 活化能降低至154.64 kJ·mol^-1, 大幅度提高了PO与CO₂环合生成产物PC的反应速率, 理论计算与实验结果一致.     

Electrocatalysis of N2 to NH3 by HKUST‐1 with High NH3 Yield

Electrolytic ammonia synthesis from nitrogen at ambient conditions is appearing as a promising alternative to the Haber‐Bosch process which is consuming high energy and emitting CO₂. Here, a typical MOF material, HKUST‐1 (Cu?BTC, BTC=benzene‐1,3,5‐tricarboxylate), was selected as an electrocatalyst for the reaction of converting N₂ to NH₃ under ambient conditions. At ?0.75 V vs. reversible hydrogen electrode, it achieves excellent catalytic performance in the electrochemical synthesis of ammonia with high NH₃ yield (46.63 μg h^?1 mg^?1 _cat. or 4.66 μg h^?1 cm^?2) and good Faraday efficiency (2.45%). It is indicated that the good performance of the HKUST‐1 catalyst may originate from the formation of Cu(I). In addition, the catalyst also has good selectivity for N₂ to NH₃.     

Temperature coefficient of NH chemical shifts of thioamides and amides in relation to structure

NH chemical shift temperature coefficients have been measured in a large series of N-substituted-3-piperidinethiopropionamides in which the NN distances are short but of varied length, as well as in a couple of the corresponding amides and in some simpler amides and thioamides. Geometries are calculated by means of ab initio DFT methods. The N-substituted-3-piperidinethiopropionamides show in most cases strong intramolecular N–HN hydrogen bonds according to IR spectra and ab initio calculations. For compounds with rather short NN distances the S=C–N–H moiety is non-planar. Dihedral angles as small as 160° are found. The NH chemical shift coefficients measured in non-polar solvents in all the N-substituted-3-piperidinethiopropionamides are more negative (−8 to −17 ppb/K) than in non-hydrogen bonded thioamides. For the latter in non-polar solvents like CDCl₃ and toluene the temperature coefficients are as small as −1 to −4 ppb/K. The large negative effects can be related not only to the non-planarity of the thioamide group in a way that the more pronounced the non-planarity the more negative the temperature coefficients, but also to strong hydrogen bonding and the fact that the acceptor is a nitrogen. For similar amides with non-planar amide groups and nitrogen acceptor large negative temperature coefficients are likewise seen. In polar solvents like DMF the effects in simple thioamides are uniform and close to −6 ppb/K, whereas in the more complex compound like 4p(t) the temperature coefficient is close to 0. An essential feature of measuring temperature coefficients of compounds without strong intramolecular hydrogen bonds in non-polar solvents and at low temperatures is to keep the concentration low enough to avoid dimerisation.     

C120NH的电子光谱和结构的理论研究

用INDO系列方法对双笼化合物C₁₂₀NH进行了理论研究,并预测C₁₂₀NH的形成缓解了C₆₀NH中亚胺基三元环处的角张力,从而较稳定;两碳笼直接键连使其相互间有较弱的相互作用,N仍具有较强的捕获质子能力,且有一定选择性;C₁₂₀NH的电子光谱与母体C₆₀及C₁₂₀O和C₁₂₀CH₂相似.