激光烧蚀Al+与乙醇团簇的反应研究

利用激光烧蚀-分子束法对Al等离子体与乙醇团簇的反应进行了研究.飞行时间质谱测得的主要反应产物有Al⁺(C₂H₅OH)_n (n=3～10)与H⁺(C₂H₅OH)_n (n=1～14)团簇正离子和(C₂H₅OH)_n(H₂O)OH^- (n=0～8)团簇负离子.实验发现,烧蚀产生的Al等离子体与脉冲分子束的不同位置反应,对团簇离子的类别、大小及强度分布均产生很大影响.Al等离子体与脉冲分子束的前段反应,主要产生金属-复合物团簇离子Al⁺(C₂H₅OH)_n,且信号较强;Al等离子体与脉冲分子束的中段及后段反应,主要产生质子化团簇离子H⁺(C₂H₅OH)_n和团簇负离子(C₂H₅OH)_n(H₂O)OH^-,同时还出现强度较小的其他水合团簇离子,如H⁺(H₂O)m(C₂H₅OH)_n (m=1～2)等.     

RE(C5H8NS2)3(C12H8N2)(RE=La,Pr,Nd,Sm)的标准摩尔生成焓测定研究

在无水乙醇中,使低水合氯化稀土(RE=La, Pr, Nd, Sm)与吡咯烷二硫代氨基甲酸铵(APDC)和1,10-邻二氮菲(σ-phen·H₂O)反应,制得其三元固态配合物.用化学分析和元素分析确定它们的组成为RE (C₅H₈NS₂)₃(C₁₂H₈N₂) (RE= La, Pr, Nd, Sm).IR光谱说明RE³⁺分别与3个PDC-的6个硫原子双齿配位,同时与σ-phen的2个氮原子双齿配位,配位数为8.用精密转动弹热量计测定了它们的恒容燃烧热Δ_cU,分别为-17776.94±7.72, -17810.41±7.93, -17762.71±7.91和-17482.42±9.35 kJ·mol^-1;并计算了它们的标准摩尔燃烧焓和标准摩尔生成焓,分别为-17792.43±7.72, -17825.90±7.93, -17778.20±7.91, -17497.91±9.35 kJ*mol^-1和-83.05±8.60, -64.70±9.40, -104.77±8.78, -388.70±10.13 kJ·mol^-1.估算出未研究的同类配合物Ce(C₅H₈NS₂)₃(C₁₂H₈N₂)和Pm(C₅H₈NS₂)₃(C₁₂H₈N₂)的和分别为-17815, -17660 kJ·mol^-1和-60, -217 kJ·mol^-1.     

氟氯酰与丙烷反应的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论(DFT), 对氟氯酰(ClF₃O)引发丙烷(C₃H₈)反应生成C₃H₇自由基或丙醇等产物的机理进行了研究. 在B3PW91/6-311＋＋G(d,p)水平上优化了9个不同反应通道上各驻点物(反应物、中间体、过渡态和产物)的几何构型, 并计算了它们的振动频率和零点振动能. 通过零点能校正计算了各反应路径的活化能, 并应用过渡态理论计算了各反应路径常温下的速率常数k. 计算结果表明: ClF₃O与C₃H₈反应可经过不同路径生成HF, C₃H₇自由基和C1F₂O自由基或C₃H₇OH和ClF₃. 其中, 最可几反应路径为ClF₃O分子的中间位F原子进攻丙烷β位H原子的反应, 活化能仅为7.54 kJ/mol, 速率常数为0.153×10⁶ mol^－1•dm³•s^－1.     

Al+与乙硫醇团簇的气相化学反应的实验和理论研究

利用激光溅射-分子束的方法研究了Al⁺和乙硫醇的气相化学反应,结果观察到了Al⁺与1～6个乙硫醇分子形成的团簇离子. 对团簇离子进行了密度泛函理论计算,找到了两种类型的异构体Al⁺(C₂H₅SH)_n和HAl⁺SC₂H₅(C₂H₅SH)_n-1,计算得到了相应的稳定结构和能量.分析质谱信号强度,结合理论计算结果,可推测出实验得到的n=1的产物离子是Al⁺(C₂H₅SH). n=2和3时产物离子开始转变为HAl⁺SC₂H₅(C₂H₅SH)_n-1, n=4时,HAl⁺SC₂H₅(C₂H₅SH)₃和Al⁺(C₂H₅SH)₄两种产物离子都存在,n≥5以后,团簇离子Al⁺(C₂H₅SH)_n开始成为主要的产物离子.     

化学镀镍过程中丙酸作用的机理研究

利用循环伏安法和红外漫反射光谱法研究化学镀镍过程中丙酸的作用机理. 不同丙酸浓度下的循环伏安曲线表明,丙酸能同时促进Ni^2＋的还原和H₂PO^-₂的氧化.根据丙酸分别与NaH₂PO₂和NiSO₄共存时镍基体上吸附物的红外漫反射光谱变化,推断丙酸是通过与NaH₂PO₂和Ni^2＋形成表面络合物来促进化学沉积的. 丙酸能与NaH₂PO₂形成分子间氢键,促使P-H键断裂并生成·PHO^-₂中间物,从而提高H₂PO^-₂的氧化速度; 同时,丙酸以其-OCO-官能团与Ni^2＋生成桥式配合物,有利于加速Ni^2＋的沉积. H₂PO^-₂氧化速度的提高有助于磷的沉积,从而增大了化学镀层中的磷含量.     

ClONO2与Cl(2P3/2)的反应机理

在密度泛函理论B3LYP/6-31G^*水平上,研究了ClONO₂+Cl(²P_3/2)Cl₂+NO₃和ClONO₂+Cl(²P_3/2)ClO+ClONO(cis)及ClONO₂+Cl(²P_3/2)ClOCl+NO₂的反应机理.计算得到各可能反应途径的过渡态,并经过内禀反应坐标(IRC)分析加以证实.反应ClONO₂+Cl(²P_3/2)Cl₂+NO₃反应活化能垒最低,为4.5kJ/mol,是反应主通道.     

1-辛基-3-甲基咪唑离子液体作为可循环溶剂萃取/去除水中二价汞研究

本研究采用1-辛基-3-甲基咪唑离子液体([C₈MIM]PF₆)建立了水中Hg²⁺的循环去除方法. 首先使用[C₈MIM]PF₆萃取水中Hg²⁺, 随后通过甲酸的还原反应, 去除萃取到[C₈MIM]PF₆中的Hg²⁺, 进而实现[C₈MIM]PF₆的回收与循环使用. 本研究优化了萃取与还原去除条件, 考察了最佳条件下[C₈MIM]PF₆的循环使用能力. 结果表明, 50 mL水中加入1 mL[C₈MIM]PF₆同时加入0.2 mL 1-甲基咪唑, 50 ℃、220 r/min震荡2 h, 对Hg²⁺的萃取效率接近100%. 随后在离子液体中加入4 mL, 40%甲酸溶液, 50 ℃下220 r/min震荡30 min, 可以将[C₈MIM]PF₆中60%～70%的Hg²⁺还原去除. 采用这一方式对水中Hg²⁺进行循环萃取, 在9次萃取中,[C₈MIM]PF₆对Hg²⁺的去除效率保持在83%～98%. 因此, 本方法不仅实现[C₈MIM]PF₆对水中Hg²⁺的去除, 同时实现了[C₈MIM]PF₆的回收与循环使用, 避免了[C₈MIM]PF₆过度使用所带来的环境问题.     

C1～C3正构醛、醇在质子转移反应飞行时间质谱中的产物离子特征分析

为分析C₁～C₃正构醛、 醇化合物在质子转移反应飞行时间质谱(PTR-TOF MS)中的产物离子特征, 考察了不同E/N值(E: 电场强度, N: 气体分子数密度)下C₁～C₃正构醛、 醇的产物离子种类和强度的变化. 结果表明, 低分子量正构醇类(甲醇、 乙醇和丙醇)倾向于形成质子化聚合物[nMH]⁺及其失水离子[nMH-H₂O]⁺, 且随着E/N值升高, 醇类会产生较多裂解碎片和多聚体离子. 低分子量正构醛(甲醛、 乙醛和丙醛)主要产生质子化产物[MH]⁺和一水合质子化产物[M·H₃O]⁺, 高E/N值(>125 Td)会抑制甲醛质子化, 也会抑制其加合产物的生成. 乙醛倾向于形成水加合物, 且随着E/N值增高, 质子化乙醛与一水合质子化乙醛的变化趋势相反. 另外, 丙醛在较高的E/N值下会产生一系列聚合物, 如[MH·C₂H₅]⁺和[2MH]⁺. 通过分析C₁～C₃正构醛、 醇的质子转移反应特征及产物离子形成过程, 获得了C₁～C₃正构醛、 醇的特征离子和对应的最佳E/N设置值, 为低分子量醛、 醇的定性分析提供了重要依据.     

乙炔基自由基C2H与氧气反应的密度泛函理论研究

应用量子化学从头算和密度泛函理论(DFT)对C₂H自由基和O₂的反应进行了研究.在B3LYP/6-311G^**水平上优化了反应通道上各驻点(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振动能(ZPVE).各物种的总能量由CCSD(T)/6-311G^**//B3LYP/6-311G^**给出,并对能量进行了零点能校正.计算结果表明,反应物中自由基C₂H中的边端C进攻O₂形成了中间体1 (HCCOO),中间体1是一个加合产物.由中间体1经过不同的反应通道可以生成不同的产物P₁ (HCO+CO), P₂ (HCCO+O), P₃(CO₂+CH), P₄ (C₂O+OH)和P₅ (2CO+H).反应通道之间存在着竞争机制.其中P₁, P₂是主要产物,其次还有一定比例的P5生成,而产物P₃, P₄的生成几率较低.各条反应通道化学反应热的计算与实验吻合较好.     

乳酸类合成子构建的四连接螺旋手性配位聚合物的合成、结构和光催化性质

通过乳酸衍生物和3-溴-4-羟基苯甲酸的组合得到对映体3-溴-4-(((1R)-1-羧基乙基)氧基)苯甲酸(R-H₂bba)和3-溴-4-(((1S)-1-羧基乙基)氧基)苯甲酸(S-H₂bba)。以其为手性合成子在水热条件下分别与1,3-二(吡啶-4-基)丙烷(1,3-dpp)和Ni²⁺反应,构建了对映手性配位聚合物{[Ni(R-bba)(1,3-dpp)(H₂O)_0.5]·1.5H₂O}_n(HU12-R)和{[Ni(S-bba)(1,3-dpp)(H₂O)_0.5]·1.5H₂O}_n(HU12-S)。结构分析揭示HU12-R和HU12-S是具有dia网络特征的三维螺旋骨架。在骨架中,阴离子配体R-bba^2-和S-bba^2-分别与Ni²⁺中心连接在一起围绕2,螺旋轴得到一对小的对映螺...     

B2F2分子异构体结构的量子化学计算研究

采用abinitio方法对B₂F₂分子异构体的结构进行了计算研究,并与Al₂F₂分子进行了比较.结果表明,B₂F₂具有D_∞h对称性,³Σ_g电子态的直线型结构FBBF是B₂F₂分子的最稳定异构体,对文献的结果进行了修正.在UCCSD(T,full)/6－311+G(2df)水平下,F-B和B-B键长分别为0.12942和0.14820nm,振动频率出现在1860.00和1320.62cm^-1处.在UQCISD(T,full)/6－311+G(2df)//UMP2(full)/6－311+G(d)+ZPVE水平下,³Σ_g态的线性FBBF分子的垂直电离势为848.58kJ/mol,而由³Σ_g电子态的BF二聚为³Σ_g态的线性FBBF分子的焓变为59.86kJ/mol,此二聚化反应是放热反应,说明二聚化过程在能量上是有利的.     

SOFC中干甲烷浓度对Ni-YSZ阳极上反应的影响

为探讨固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell, SOFC)中干甲烷浓度对反应的影响,采用色谱在线测量阳极尾气,总结阳极尾气的变化规律。在此基础上,分析干甲烷在固体氧化物燃料电池Ni-YSZ阳极上的反应,寻找干甲烷浓度与电流对电池阳极反应影响的数学关系。结果表明,随着电流密度的增加,低浓度甲烷按顺序发生CH₄+O^2- → CO+2H₂+2e^-、CH₄+2O^2- → CO+H₂O+H₂ +4e^-、CH₄+3O^2- → CO+2H₂O + 6e^-、CH₄+4O^2- → CO₂+2H₂O+8e^-反应,高浓度甲烷只发生甲烷的第一个氧化反应,中浓度甲烷发生前两个或前三个反应。依据法拉第第一定律及反应物之间的关系,确定甲烷的低、中、高浓度的判定依据分别为:q_v(CH₄)≤I/(4F)、I/(4F)≤q_v(CH₄)≤I/(2F)、q_v(CH₄)≥I/(2F)。     

H2,C2H4在铂及铂锡合金上化学吸附的量子化学计算

本文详尽地分析了推广的休克尔分子轨道理论方法(EHMO)中参量化过程。借助于计算双原子体系选择出合理的经验参数和近似方式,引进了过渡金属内层原子轨道排斥作用项。分别计算了H,H₂,C₂H₄和C₂H₃在铂及铂锡合金上化学吸附键能,计算结果表明,同铂金属比较,在铂锡合金上H原子,C₂H₄分子的化学吸附键变弱在锡富集的铂锡合金上单个的铂原子不能解离吸附H₂分子,在铂锡合金上C₂H₄脱氢反应较难进行。     

基于萘酰亚胺-苯并咪唑鎓的荧光传感器对H2PO-4的高选择性识别

设计合成了基于萘酰亚胺-咪唑鎓的受体分子1和2,通过荧光发射光谱研究了受体分子1和2对阴离子F^-、Cl^-、Br^-、I^-、AcO^-、HSO^-₄、H₂PO^-₄、NO^-₃、ClO^-₄的识别性能。 研究发现,在受体分子1和2的乙腈溶液(5.0×10^-6 mol/L)中加入10倍化学计量的H₂PO^-₄时,受体分子1的荧光猝灭率高达98%,受体分子2的荧光猝灭率仅为24%。 表明具有多重识别位点的受体分子1在构型上与H₂PO^-₄更匹配,可作为H₂PO^-₄的荧光关闭型(turn-off)探针。 受体分子1与H₂PO^-₄的结合比为1∶1,结合常数为(1.25±0.11)×10⁵ L/mol,检出限为6.90×10^-6 mol/L。     

镝(Ⅲ)与酰腙及1,10-菲啰啉多元配合物的晶体结构及荧光性质

在水乙醇混合体系中,首次得到2-羰基丙酸水杨酰腙(C₁₀H₁₀N₂O₄),1,10-菲哕啉(C₁₂H₈N₂,简写作phen)与Dy(NO₃)3·3H₂O的配合物[Dy(C₁₀H₈N₂O₄)(phen)(NO₃)(H₂O)₂]·H₂O.该配合物属单斜晶系,空间群为P2₁/c,晶胞参数a=1.524(3)nm,b=1.1018(19)nm,c=1.468(3)nm,β=92.28(2)°,V=24.63(7)nm³,Z=4,μ=3.100 mm^-1,D_c=1.831g/cm³,F(000)=1340,R=0.0314,wR=0.0660,GOF=O.966.测试结果表明,该单晶结构为镝的9配位配合物,其中一个2-羰基丙酸水杨酰腙分子以羧基氧、酰胺基中的羰基氧和C=N中的氮与Dy³⁺三齿配位,形成两个稳定的共边五元环,一个1,10-菲哕啉分子以二齿方式配位、一个硝酸根和两个水分子也同时参与配位,在空间呈扭曲的单帽四方反棱柱,而在配合物周围还有一个游离的水分子.发光性能测试表明配合物具有很好的荧光性能.     

Mo-Zn/HZSM-5催化剂上甲烷与丙烷混合物的无氧芳构化

研究了甲烷和丙烷的混合气体在x%Mo+6%Zn/HZSM-5催化剂上(x=0.3,0.5,0.7,0.9)的无氧芳构化反应性能.结果表明,在873K,GHSV=3L/(g·h)和n(C₁)/n(C₃)=1.0条件下,甲烷的转化率在29%～35%之间,芳烃选择性大于80%.其中0.7%Mo+6%Zn/HZSM-5对甲烷表现出最优的活性,甲烷转化率达到34.8%,丙烷转化率为69.6%.探讨了反应时间和n(C₁)/n(C₃)比对甲烷和丙烷转化率及其产物分布的影响.结果显示,丙烷的存在促使甲烷活化并参与芳构化反应.同位素13^CH₄示踪实验发现,13^C进入了C₆H₆⁺,C₇H₈⁺和C₈H₁₀⁺碎片中,进一步证实了甲烷进入芳烃形成过程.此种用丙烷活化甲烷的过程可能为天然气和炼厂气的直接利用提供了一个新的反应途径.     

H2O2/[CnMIm]HCO3对CEES的消毒动力学及机理

合成了4种不同烷基链长的1-烷基-3-甲基咪唑碳酸氢盐([C_nMIm]HCO₃, n=2, 4, 6, 8)离子液体(ILs), 并以H₂O₂水溶液(质量分数30%)为氧化剂, 研究了H₂O₂在[C_nMIm]HCO₃离子液体、 H₂O和C₂H₅OH中对芥子气模拟剂2-氯乙基乙基硫醚(CEES)的消毒能力, 考察了离子液体烷基链长、 H₂O₂/CEES摩尔比和反应温度对消毒率的影响, 并对反应活化能和产物进行了分析. 结果表明, H₂O₂在不同溶剂中对CEES的消毒能力依次为[BMIm]HCO₃>[EMIm]HCO₃>[HMIm]HCO₃>[OMIm]HCO₃>C₂H₅OH>H₂O. 对于CEES在[BMIm]HCO₃中形成的20 mg/mL的毒剂溶液, 当n(H₂O₂)∶n(CEES)=10时, H₂O₂可在30 min内消毒99.58%的CEES, 且该体系具有一定的低温(243 K)消毒能力. 该反应为一级反应, 活化能为15.59 kJ/mol, 低于单一过碳酸钠与CEES的反应活化能. 化学发光测试结果表明, 在碳酸氢根活化过氧化氢(BAP)体系中, 咪唑基离子液体可抑制亚砜被超氧阴离子(·O^-₂)过度氧化为砜.     

trz-Cl-Cu-PMo12的合成、 表征及催化氧化碘离子性能

以H₃PMo₁₂O₄₀为前驱体, 采用水热法使1,2,4-三氮唑-3-甲酸进行原位脱羧后, 合成了1,2,4-三氮唑修饰的Keggin型多金属氧酸盐基金属-有机框架化合物(trz-Cl-Cu-PMo₁₂), 并通过X射线单晶衍射、 红外光谱(IR)、 热重分析(TG)、 X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)及元素分析等手段对其进行了表征. X射线单晶衍射及元素分析表明, 该晶体化合物的结构式为[Cu₆Cl_0.5(C₂H₂N₃)₄][PMo₁₂O₄₀][Cu₆Cl_0.5(C₂H₂N₃)₄], 且由1个经典的 Keggin 型[PMo₁₂O₄₀]^3-和2个[Cu₆Cl_0.5(C₂H₂N₃)₄]^1.5+以近似中心对称的方式构成, 各组分之间通过超分子作用形成一维(1D)~三维(3D)结构. 催化性能研究结果表明, 该非均相催化剂在催化过氧化氢氧化碘离子为碘单质的反应中, 经4 min 35 s到达终点时, 反应速率高达1.42×10^-5 mol·L^-1· s^-1, 碘单质生成速率提高了约551倍. 催化剂重复使用8次, 转化率仍然高达99.6%, 表现出优异的催化活性, 且具有良好的可重复性.     

还原氧化石墨烯修饰泡沫镍原位负载MnO2对H2O2电还原反应催化性能的研究

采用两步易操作的水热法制备了还原氧化石墨烯（rGO）修饰泡沫镍（Ni foam）基体原位负载MnO₂纳米片（MnO₂/rGO@Ni foam）催化剂电极.通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）对电极的微观形貌和组成进行了表征.利用循环伏安法和计时电流法对电极对H₂O₂电还原反应的催化性能进行了系统的测试.根据测试结果得知,电极在3 mol/L NaOH和1 mol/L H₂O₂溶液中表现出最佳的催化性能.在该溶液中,当电位为－0.8V时,H₂O₂电还原反应的电流密度可以达到240 mA/cm²,高于同等条件下MnO₂直接生长在Ni foam上的电流密度180mA/cm².通过不同温度下的极化曲线计算出了在该电极上H₂O₂电还原反应所需的活化能大小为21.53 kJ/mol,明显低于文献中报道的数值.对比实验结果表明rGO的加入显著地改善了MnO₂催化剂的催化性能与稳定性.     

Ar+和trans-/cis-C2H2Cl2解离电荷转移反应的离子速度成像研究(英文)

本文利用离子速度成像方法研究了Ar⁺和trans-/cis-C₂H₂Cl₂的解离电荷转移反应,根据产物离子影像明确了三个反应通道的解离机制.其中,脱氯碎片离子C₂H₂Cl⁺是主要产物,大多数分布在靶分子附近,表明解离过程主要是在大碰撞参数下通过能量共振的电荷转移后发生;同时,有少量的C₂H₂Cl⁺分布在质心附近,这是由C₂H₂Cl₂和Ar⁺在小碰撞参数下发生的紧密碰撞导致的.次要产物C₂HCl⁺展现出与C₂H₂Cl⁺相似的速度分布.而截面最低的产物C₂HCl₂⁺经历了大碰撞参数下的能量共振电荷转移后快速脱氢,基...