基于DFT计算的Pt(111)表面氧覆盖度和水合质子模型对氧还原反应路径的影响(英文)

利用基于平面波的密度泛函理论（DFT）计算研究了氧气分子在Pt(111)表面的吸附和解离,以及解离产物进一步质子化形成H₂O的过程. 通过使用不同尺寸的平板模型和在表面预吸附不同数量的氧原子,研究了氧覆盖度对氧还原反应（ORR）路径的影响,并对使用不同水合质子模型的计算结果进行了比较. 研究结果表明： 质子化的end-on化学吸附态OOH*的形成是ORR的初始步骤;OOH*能够转化形成非质子化的top-bridge-top化学吸附态O₂*,或者解离形成吸附的O*物种. 对不同氧覆盖度下各种可能步骤的活化能计算结果表明,O*的质子化形成OH*物种是ORR的速决步骤. 增加氧覆盖度时,该步骤的活化能减少. 此外,还发现使用比H₇O₃⁺更复杂的水合质子模型不会改变计算所得的反应路径.     

一氧化碳在Ru/Al2O3上吸附态的相互转化和稳定性的研究

本文利用差分红外光谱方法研究了不同预处理条件下,CO在4% Ru/Al₂O₃上的吸附,以及H₂和CO在Ru/Al₂O₃上的共吸附。对CO在Ru上吸附态的红外光谱进行了归属,认为2070cm^-1-2060cm^-1的中频谱带是孪生CO吸附态的对称伸缩振动和线式CO吸附态的伸缩振动相叠合的谱带。讨论了表面碳(C_S)、表面氧(O_S)、表面氢(H_S)对CO吸附态的影响,认为CO在Ru上发生岐化反应形成的表面碳可使Ru=CO键加强,共吸附H₂可使Ru-CO键削弱。表面氧促使形成缺电子的中心,在此中心上生成CO孪生吸附态。CO的孪生吸附是活化吸附过程。     

新型混合价态钒锗簇合物的合成与表征

采用水热法合成了一个新型混合价态钒锗簇合物[Ge₆V₆^VV₉^ⅣO₄₂(OH)₆(H₂O)]·6(1,6-DAH)·21H₂O(1)(DAH=己二胺), 并通过X射线单晶衍射、 元素分析、 红外光谱、 热重分析、 价键计算、 X射线光电子能谱和磁性分析对其结构、 组成和性质进行了表征. X射线单晶衍射分析表明, 化合物1结晶属于六方晶系, R3c空间群, 晶胞参数 a=b=1.98418(6) nm, c=4.63450(3) nm; V=15.8015(12) nm³, Z=6. 该化合物中的[Ge₆V₆^VV₉^ⅣO₄₂(OH)₆(H₂O)]簇可看作由3个{Ge₂O₇}二聚体取代{V₁₈O₄₂}簇中的3个VO₅四方锥单元衍生而来. 价键计算和XPS分析表明, 化合物1中的钒原子处于混合价态. 磁性研究表明, 化合物1中存在弱的反铁磁相互作用.     

经过吸附处理的Ti-Si沸石的IR和UV-Vis光谱研究

用IR和UV-Vis光谱对Ti-Si沸石吸附H₂O、H₂O₂、烯丙基氯后的变化情况进行了研究。观察到H₂O₂的吸附将引起Ti-Si沸石IR光谱中960cm^-1谱带的减弱,同时一个弱带在880cm^-1处形成;而在UV-Vis光谱中,吸附H₂O₂将导致一个新的电子跃迁带在425nm处形成。这时若吸附烯丙基氯,则可发现880cm^-1的弱带及UV-Vis425nm的宽带会进一步减弱,同时一个新的IR带重又出现在980cm^-1处。吸附H₂O₂后导致的IR880cm^-1弱带的出现及UV-Vis425nm宽带的出现均证实此时在沸石表面形成了过氧钛物种。推测骨架晶格钛可能在H₂O₂参加的氧化反应中起活性中心作用。     

常压下水自由基阳离子与双(2-羟乙基)二硫醚作用的质谱研究

生物体内,蛋白质中二硫键的自由基损伤会影响蛋白结构与功能,与细胞的衰老也有重要联系.因此研究自由基与二硫键相互作用机理,理解自由基与二硫键作用过程,对二硫键的断裂与保护有着重要意义.采取液体辅助的表面解吸常压化学电离技术,搭建在线监测（H₂O）_n^+·与双（2-羟乙基）二硫醚（HEDS）相互作用装置,制备高丰度的水自由基阳离子（H₂O）_n^+·（n=2~4）,通过线性离子阱质谱仪,结合密度泛函理论方法,对（H₂O）_n^+·与HEDS作用的质谱行为及热力学过程进行研究.结果表明,（H₂O）_n^+·与HEDS发生相互作用,形成自由基复合物（M+H₂O）^+·（m/z 172）.其中（M+H₂O）^+·中H₂O是来源于（H₂O）_n^+·.热力学计算显示,HEDS结构中β位羟基上的H与S以分子内五元环的形式形成弱氢键;反应过程中,（H₂O）_n^+·与HEDS中的羟基优先结合,形成（M+H₂O）^+·复合物后,二硫键将难以断裂.因此,在水自由基阳离子作用的过程中β位羟基对HEDS的二硫键有保护作用.     

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。     

一种基于2,6-双(1,2,4-三唑-1-基)吡啶的新型多酸基无机-有机杂化材料的合成、结构与质子导电性能研究

采用水热法合成了一种新型多酸基无机-有机杂化材料{[Co(btp)(Hbtp)(H₂O)₃](PW₁₂O₄₀)·3H₂O}_n(1),并对化合物1进行了结构测定。X射线单晶衍射结果显示，Co(Ⅱ)离子通过btp配体连接形成一维链，[PW₁₂O₄₀]^3-游离于相邻一维链相互交叉形成的孔隙中，从而扩展成三维结构。热重分析表明化合物1具有良好的热稳定性。此外，还对化合物1的质子导电性能进行了研究。结果表明，化合物1在358 K和98%RH条件下的质子电导率为6×10^-5 S·cm^-1。     

球磨微米硫化零价铁活化双氧水降解有机污染物的研究

报道了机械球磨方法制备的微米硫化零价铁（S-ZVI）可以快速活化H₂O₂降解各类有机污染物.S-ZVI/H₂O₂降解苯酚的单位比表面积反应速率常数是ZVI/H₂O₂的5倍以上,且苯酚的降解不存在初始抑制阶段.探针化合物乙醇的淬灭反应结合电子顺磁共振（EPR）实验证明S-ZVI/H₂O₂体系产生的氧化活性物质为·OH.反应前后S-ZVI颗粒的扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）表征结合电化学测试和苯酚降解结果表明S-ZVI中FeS取代ZVI表面的钝化膜（铁氧化物）,加速了电子从Fe⁰传递到H₂O₂,更快地释放Fe²⁺,引发Fenton反应.在这过程中FeS主要作为电子的导体而非Fe²⁺的释放源.     

PbO2电极上过二硫酸离子阳极形成机理的研究

用"分解极化曲线法"和恒电流稳态极化曲线的测量,得到了H₂SO₄和H₂SO₄-(NH₄)₂SO₄溶液中,β-PbO₂电极上,S₂O₈^2-离子阳极形成的真实动力学数据,并研究了不同添加剂的影响。在浓度大于或等于1N的H₂SO₄溶液中,实验得到的动力方程式为 i(S₂O₈^2-)=ke^βφF/RT其中β=0.52,κ是不依赖于硫酸根离子浓度和pH值的常数。     

硫酸交联壳聚糖膜质子传导行为的研究

制备了硫酸交联壳聚糖膜, 通过研究其质子传导性能、力学性能、化学成分及结构变化, 分析了硫酸与壳聚糖分子间的交联方式, 并对质子传导机理进行了解析. 结果表明, 硫酸交联可显著改善壳聚糖膜的质子传导能力与力学性能, 这种改善作用在交联6 h后趋于稳定, 交联6 h后的壳聚糖湿膜在室温下时质子传导率为0.0472 S• cm^－1, 比未交联的壳聚糖膜提高5倍左右. 硫酸交联壳聚糖膜中的质子传导率与温度的关系符合Arrhenius定律, 质子传导激活能为18 kJ/mol, 其传导机制应属于Grotthus机制. 硫酸对提高壳聚糖膜的质子传导能力主要有两方面的作用: (1) H₂SO₄可使壳聚糖分子中NH₂质子化形成NH₃^＋. (2) 处于两个氨基之间的SO₄^2－在质子传递过程中起离子桥梁作用, 参与以水分子为载体的质子传导过程, 从而减小质子传导的阻力, 提高了质子传导率.     

Ammonia sorption by Dawson acid studied by IR spectroscopy and microbalance

Using in-situ microbalance and infrared spectroscopy techniques the double ammonia proton complexation was traced. The results confirm the formation of N₂H₇⁺ dimer in solid Dawson acid H₆P₂W₁₈O₆₂, previously reported only for N₂H₇I and for (N₂H₇)₄SiW₁₂O₄₀. The formation of such dimers was evidenced by the microbalance results, the molar ratio of ammonia to proton was measured as 2:1 at 10.7 kPa and 298 K. The formation of NH₄⁺ monomer (band at 1410 cm⁻¹) and N₂H₇⁺ dimer (1460 cm⁻¹) was revealed by IR spectroscopy. Enthalpy of ammonia sorption on Dawson structure was calculated to be −127.9 kJ mol⁻¹, indicating the lower acid strength of Dawson-type compared to that of the Keggin-type heteropolyacids, like H₄SiW₁₂O₄₀.     

辅助配体调控的荧光Cd-MOFs: 乙酰丙酮的荧光增强和Cr(Ⅵ)的荧光猝灭

将柔性苄氨基三羧酸配体5-(3-羧基-4-甲氧基苄氨基)间苯二甲酸(H₃L)与硝酸镉和不同含氮配体在溶剂热条件下反应, 制得了配合物{[Cd(HL)(bpea)·H₂O]·H₂O·DMF}_n(1)、 {[Cd(HL)(bpp)·H₂O]·2H₂O·DMF}_n(2)和 {[Cd(HL)(dmbpy)]·DMF}_n(3)[bpea=bis(4-pyridyl)ethane; bpp=1,3-bis(4-pyridyl)propane; dmbpy=5,5′-dimethyl-2,2′-bipyridine]. 3个配合物分别表现出有趣的2D→2D穿插结构和一维带状结构. 荧光性质测试结果表明, 所有配合物的荧光均可被Cr₂O₇^2?猝灭, 而在乙酰丙酮的DMF溶液中, 只有配合物1表现出明显的荧光增强. 羧酸配体的柔性、 含氮配体的类型和结构可以调控配合物的结构和荧光性能.     

Proton solvates, H·nH2O·mL, formed by diphosphine dioxides with chlorinated cobalt(III) dicarbollide acid

Interaction of hydrated proton, H₅O₂⁺·(H₂O)₄, in dichloroethane solutions with diphosphine dioxides (L) having methyl (Ph₄Me), ethyl (Ph₄Et) and polyoxyethylene chains (Ph₄PEG) linking two diphenyl phosphine oxide groups has been investigated. A bulky counter ion: chlorinated cobalt(III) bis(dicarbollide), [Co(C₂B₉H₈Cl₃)₂]⁻, minimizes perturbation of the cation. At low concentrations, Ph₄Et and Ph₄PEG form anhydrous 1:1 complexes with (P)O–H⁺–O(P) fragment having very strong symmetrical H-bonds. At these conditions Ph₄Me form another compound, H₅O₂⁺·L(H₂O)₂, due to lower PO basicity and optimal geometry of the chelate cycle. At higher concentrations, Ph₄Me and Ph₄Et form isostructural complexes H₅O₂⁺·L₂, whereas Ph₄PEG forms only a 1:1 complex with proton dihydrate, H₃O⁺·H₂O. In excess of free Ph₄Me and Ph₄Et a water molecule is introduced to the first coordination sphere of H₅O₂⁺ and the average molar ratio L/H₅O₂⁺ of the complexes exceeds 2. The composition of these complexes as a function of L and its concentration is discussed.     

吡啶二羧酸修饰的稀土嵌入碲钨酸盐的合成及电化学生物识别性质

在乙酸钠水溶液中, 采用微波加热一步自组装策略合成了一系列罕见的2,6-吡啶二羧酸修饰的稀土嵌入Keggin型碲钨酸盐(PTEA)₇H₃K[RE₂(B-α-TeW₉O₃₃)₃W₃O₅(H₂O)₃(HDPA)]·22H₂O[RE=Ce³⁺(1), Pr³⁺(2), Nd³⁺(3), Sm³⁺(4); H₂DPA=2,6-吡啶二羧酸; PTEA=质子化的三乙醇胺]. 化合物1~4的聚阴离子由3个三缺位Keggin型 [B-α-TeW₉O₃₃]^8-构筑块通过1个{RE₂W₃O₅(H₂O)₃(HDPA)}¹³⁺异金属簇连接而成. 该异金属簇中, 2,6-吡啶二羧酸作为四齿配体与2个稀土离子(RE1和RE2)配位形成平面三杂环结构, 且RE1和RE2所在平面与W2, W2A, W16形成的平面互相垂直. 此外, 化合物1可与羧基化多壁碳纳米管(CMWCNT)复合形成1-CMWCNT复合材料. 该复合材料可以作为电极材料构建电化学生物传感器, 用于检测特定的DNA序列.     

六聚钨酸与十聚钨酸在溶液中的相互转化

用紫外吸收光谱法研究了六聚钨酸和十聚钨酸在溶液中的相互转化过程,鉴定了相互转化的产物,测定了转化反应速率常数和表观活化能。还考察了酸度、温度及水对转化反应的影响。     

Measurement of Solid-liquid Equilibria in Quaternary System Li+, K+//SO42-, B4O72--H2O at 288 K

In order to utilize the brine resources in China, the solid-liquid equilibria in quaternary system Li⁺, K⁺//SO₄^2-, B₄O₇^2--H₂O at 288 K was studied by the isothermal solution equilibrium method. Solubilities and densities of solutions were determined experimentally. According to the experimental data, the equilibrium phase diagrams, density-composition diagram and corresponding water content diagram of the quaternary system were plotted. Double salt KLiSO₄ was found in the reciprocal quaternary system Li⁺, K⁺//SO₄^2-, B₄O₇^2--H₂O at 288 K. The quaternary system has three invariant points, seven univariant curves and five fields of crystallization. The five crystallization regions correspond to Li₂B₄O₇·3H₂O, Li₂SO₄·H₂O, K₂B₄O₇·4H₂O, K₂SO₄ and KLiSO₄, respectively. The crystallization field of salt Li₂B₄O₇·3H₂O is the largest, whereas that of Li₂SO₄·H₂O is the smallest. The experimental results show that Li₂SO₄·H₂O has a strong salting-out effect on other salts.     

Solid-liquid Equilibria in the Quaternary System Na＋, K＋//Br-, B4O72--H2O at 298 K

According to the compositions of the underground gasfield brines in the west of Sichuan Basin, the solu- bilities and densities of the solid-liquid equilibria in the quaternary system Na＋, K＋//Br-, B4O72--H2O at 298 K were determined by the method of isothermal solution saturation. From the experimental data, the phase diagram, water content diagram and density-composition diagram were obtained. This quaternary system is of simple eutectic type, without double salt and solid solution. There are two invariant points, five univariant curves, four fields of crystalli- zation in the system. The equilibrium solid phases are Na2BaO7·10H20, K2B4O7·4H2O, NaBr·2H2O and KBr. Na2B4O7·10H2O has a larger crystallization field, and NaBr·2H2O has a smaller crystallization field. It is also found that bromide has the salting-out effect on borate in the quaternary system Na＋, K＋//Br-, B4O72--H2Oat 298 K.     

多核多氧硫钼酸盐化合物的合成及质子传导性能

质子交换膜燃料电池(PEMFC)因能量转化率高、 污染小、 工作温度低、 启动速度快而被广泛应用. Nafion系列膜成本高、 结构特性模糊, 阻碍了质子传导性能的进一步提高和对传导机理的精确理解. 因此开发具有结构明确、 传导路径清晰的高质子传导率的晶态材料对于燃料电池领域具有重要意义. 本文利用有机配体5-羟基间苯二甲酸作为模板诱导[Mo₂S₂O₂]²⁺阳离子, 自组装成一种多核多氧硫钼酸盐簇[N(CH₃)₄]₂H₂· [(Mo₂S₂O₂)₈(OH)₁₆(C₈O₅H₄)₂]·22H₂O(Mo₁₆). 该化合物清晰明确的结构和结构中存在的密集氢键网络可用于进行质子传导性能的研究. 交流阻抗测试结果表明, Mo₁₆在宽温度范围内具有较高的质子传导性能. 在97%湿度(RH), 85 ℃条件下其质子传导率可达1.9×10^-2 S/cm, 表明该化合物具有作为高效质子导体的良好前景.     

铈(Ⅳ)与焦磷酸盐的配位作用

考察了在焦磷酸盐水溶液中用O₃氧化Ce(Ⅲ),生成的Ce(Ⅳ)与P₂O₇^4-的作用情况,并对不同条件下所得的固体进行了研究。     

SO2水溶液的光催化选择氧化和氢转移

ＳＯ_２水溶液的光催化选择氧化和氢转移王增华,洪剑斌,庄启星（厦门大学化学系,厦门,３６１００５）关键词二氧化硫,光催化,选择氧化,氢转移,光溢流以一定ｐＨ的ＳＯ２水溶液为反应液、Ｐｔ／Ｃｄｓ为光催化剂,在封闭体系中用可见光辐照进行选择氧化反应：以自?..