TiO2(110)表面负载W3O10团簇构型和电子结构的理论研究

采用基于第一性原理的分子动力学和量子力学相结合的方法, 对非化学计量比富氧型钨氧化物团簇W₃O₁₀在TiO₂(110)表面负载的构型和电子结构进行了系统研究. 研究结果表明, 热力学最稳定的负载构型为W₃O₁₀团簇通过端氧原子和W原子形成四根Ti-O键和两根W-O键吸附在TiO₂(110)表面. 负载W₃O₁₀团簇后, 有较多电子从TiO₂表面转移到团簇上, TiO₂表面不再保持半导体性质, 相应地, 表面功函上升. 比较负载前后团簇的稳定性可知, 可以通过沉积在合适的固体表面来稳定气相中的不稳定构型.     

甲醇在CeO2担载Pd催化剂上分解机理的研究

采用原位红外(in-situFTIR)技术对甲醇在CeO₂和Pd/CeO₂催化剂上的吸附和反应进行了研究,提出一个新的甲醇分解反应机理模型.甲醇在CeO₂上容易吸附并结合其晶格氧生成甲酸盐物种,而甲醇分解的产物氢被Pd活化后,溢流到CeO₂上促进了甲酸盐物种的分解.Cl^-的存在加强了Pd/CeO₂催化剂与氢的相互作用,Pd和CeO₂通过对氢和氧物种的作用对甲醇分解反应的过程表现出协同效应.     

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.     

Pd(OAc)2/Cu(OTf)2在离子液体BMImPF6中催化苯乙烯二聚反应的研究

在离子液体BMImPF₆中, 用不同的钯催化剂和Lewis酸三氟甲磺酸铜Cu(OTf)₂共催化苯乙烯二聚反应, 发现用Pd(OAc)₂/Cu(OTf)₂作催化剂, Pd/Cu物质的量之比为1～4时, 可高产率高选择性地获得苯乙烯二聚产物1,3-二苯基-1-丁烯. BMImPF₆对催化剂有较好的溶解性, 可固定催化剂体系, 使催化剂有效地与产品分离. 同时, α-甲基苯乙烯的二聚反应表明, 室温下不发生反应, 提高温度有利于反应进行.     

Pd和Hg共掺杂的金属纳米团簇HgPdAu23(PET)18

异金属原子引入原子精确的金属纳米团簇是调控团簇物理化学性质的有效手段,目前报道的异金属原子掺杂团簇大多数是单个金属原子掺入金属团簇中形成的二元金属纳米团簇,而两个异金属原子同时掺入同一个金属团簇中形成三元金属纳米团簇的报道较少.本工作中,我们报道了Pd和Hg双原子同时掺入Au₂₅(PET)₁₈(PET=苯乙硫醇)团簇中形成HgPdAu₂₃(PET)₁₈新团簇,推测了Pd和Hg在三元金属团簇中最可能的位置,即Pd位于三元金属团簇的内核中心,而Hg原子位于三元金属团簇内核的表面.不同金属种类以及不同的掺杂位置导致了三元金属团簇HgPdAu₂₃(PET)₁₈具有不同于原始团簇Au₂₅(PET)₁₈和二元金属团簇PdAu₂₄(PET)₁₈和HgAu₂₄(PET)₁₈的电子构型.本研究为双金属异原子掺入金属纳米团簇的精准制备提供了新的思...     

3D ZnIn2S4微球/1D TiO2纳米带异质结构的光催化降解和还原性能

首先采用溶剂热法和高温煅烧法制备1D TiO₂纳米带,其次利用溶剂热法将1D TiO₂纳米带均匀地穿插到片层结构组装而成的3D ZnIn₂S₄微球中,所形成的异质结构能有效抑制光生电子-空穴的复合。二元ZnIn₂S₄微球/TiO₂纳米带复合光催化剂在高浓度染料罗丹明B(RhB)的光降解和Cr(VI)的光还原实验中表现出优异的性能。在模拟太阳光照射下,ZnIn₂S₄/TiO₂纳米带光催化降解RhB和还原Cr(VI)的效率相较于纯TiO₂颗粒(10%,22%)、TiO₂纳米带(45%,40%)、ZnIn₂S₄(62%,65%)、ZnIn₂S₄/TiO₂颗粒(90%,91%)分别提高至100%和100%。最后,通过紫外-可见...     

羟基氧化铟团簇与二氧化碳和甲烷作用的密度泛函理论研究

二氧化碳(CO₂)和化石能源气体燃料甲烷(CH₄)均是化学稳定、 温室效应较大的分子, 因而对其活化、 转化和利用的研究具有显著的理论和实际意义. 本文采用密度泛函理论方法, 计算研究了羟基氧化铟团簇与CO₂, CH₄和(CO₂+CH₄)的作用. 结果表明, 氧化铟团簇通过其活性位点—In—O(桥氧)—对CO₂和CH₄分子进行[2+2]加成活化, 而羟基的引入调变了氧化铟团簇活性位点上的局部电荷, 显著降低了其与CO₂和CH₄分子作用的活化自由能垒, 使得CO₂和CH₄分子的活化变得容易进行. 活性位点—In—O(桥氧)—中的In, O上的局部电荷差值(q_In－q_O)越大, 其对CO₂和CH₄分子作用的活化自由能垒越低. 羟基氧化铟与CO₂和CH₄分子作用时, 电子由羟基氧化铟流向CO₂和CH₄分子(亲核活化); 而羟基引入前的氧化铟与CO₂和CH₄分子作用时, 电子则由CO₂和CH₄分子流向氧化铟(亲电活化).     

金纳米团簇在盐酸和十二硫醇刻蚀作用下的原位生长动力学研究

了解金属纳米团簇的形成机制对于进一步发展其化学制备方法是必要的。我们利用盐酸(HCl)和十二硫醇(RSH)共同刻蚀L₃ (L₃: 1, 3-双二苯基膦丙烷)包覆的多分散性的Au_n (15 ≤ n ≤ 60)团簇成功制备出单分散性的Au₁₃(L₃)₂(SR)₄Cl₄纳米团簇,并结合原位同步辐射X射线吸收谱、原位真空紫外-可见吸收光谱和质谱技术,研究了Au₁₃(L₃)₂(SR)₄Cl₄纳米团簇的动力学形成过程。结果表明,Au团簇从多分散到单分散的转变经历了3个明显不同的动力学步骤。首先,尺寸较大的多分散金属团簇Au_n主要在HCl刻蚀作用下,形成尺寸较小的亚稳的中间产物Au₈–Au₁₁团簇。然后,这些中间产物与反应溶液中已有的Au(Ⅰ)-Cl物种反应,并与SR发生部分配体交换,逐渐长大为由SR和L₃保护的Au₁₃团簇。最后,形成的Au₁₃团簇经过一个较缓慢的结构重组过程,最终形成稳定的Au₁₃(L₃)₂(SR)₄Cl₄的纳米团簇。     

CeO2对CuCl/活性炭吸附剂C2H4/C2H6吸附分离性能促进作用

通过等体积浸渍方法制备了添加CeO₂助剂的用于C₂H₄/C₂H₆吸附分离的CuCl/活性炭(AC)吸附剂,使用氮气吸附-脱附曲线、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、能量分散X射线光谱(EDX)等分析方法对吸附剂进行了表征.结果表明,吸附剂表面Cu(II)在氮气气氛焙烧过程中被部分还原成Cu(I).重点研究了Ce元素的添加对于吸附剂的C₂H₄/C₂H₆吸附分离性能的影响,等温吸附曲线结果表明添加了CeO₂的吸附剂通过降低乙烷的吸附容量从而显著提高了吸附分离性能. XRD及XPS结果表明,和未添加助剂样品相比,其表面晶体团簇较小,分散性更好, Cu(II)还原程度更高.添加CeO₂的吸附剂样品5Ce50Cu(CeO₂和CuCl2的质量分数(w)分别为5%和50%)获得了最好的吸附分离效果,相对于未添加CeO₂的样品50Cu,其在660 kPa下的吸附选择性由4.2提升到8.7.     

碳掺杂六方氮化硼/二硫化钼吸附还原六价铬和助催化降解有机污染物

针对二硫化钼(MoS₂)因易团聚导致去除六价铬[Cr(Ⅵ)]容量低的问题, 利用六方氮化硼(BN)良好的吸附性和化学稳定性, 以多巴胺作为BN改性剂, 通过煅烧法和水热法制得碳掺杂六方氮化硼(c-BN)负载MoS₂纳米复合材料(c-BN@MoS₂). 研究了室温条件下c-BN@MoS₂对Cr(Ⅵ)的吸附还原和助催化降解有机污染物的性能. 实验结果表明, c-BN@MoS₂在40 min内对50 mg/L的Cr(Ⅵ)吸附还原去除率高达95%以上, 且以将 Cr(Ⅵ)还原至Cr(Ⅲ)为主, 在pH值为2、 温度为25 ℃条件下去除Cr(Ⅵ)最大容量可达401 mg/g, 显著高于 MoS₂(98 mg/g). 分析显示, c-BN不仅提高了MoS₂的平均孔径, 还可促进MoS₂生成金属特性的1T相, 有利于吸附Cr(Ⅵ)和加快氧化还原过程中的电子转移. 在Fe²⁺/PMS(过一硫酸氢盐)催化体系加入c-BN@MoS₂, 该体系对磺胺甲恶唑的降解性能明显增强, 其反应速率常数提高3倍, 这主要归因于c-BN@MoS₂明显加快了Fe³⁺到Fe²⁺的转变, 导致更多?OH产生, 达到增强降解污染物的目标.     

TiO~2修饰的介孔分子筛MCM-41的合成、表征及光 催化性研究

首次以三种不同的含钛有机物为氧化钛的前驱体,合成了三种TiO~2呈单层分散状态的TiO~2修饰的介孔分子筛MCM-41,并以XRD,FT-IR,液氮温度下N~2吸附-脱附曲线,固体UV-vis漫反射等表征手段对其结构特征和氧化钛分散状态进行了研究。TiO~2在介孔分子筛MCM-41孔道中分散,MCM-41仍能保持骨架结构,没有晶相TiO~2生成;TiO~2与MCM-41孔道表面的≡Si－OH以化学键连接,生成Si－O－Ti键;TiO~2在MCM-41内孔壁呈均匀单层分散状态;TiO~2粒子的减小使其对紫外光的吸收发生明显的蓝移现象。并以苯酚降解反应为模型检验合成的具有光催化性的TiO~2修饰的MCM-41的光催化活性。     

Pd/PdO纳米复合微球的合成及催化性能

采用甲基丙烯酸锌加速还原氯化钯(PdCl₂) 溶液中的钯离子(Pd ²⁺)为钯(Pd) 纳米微球, 进而用得到的钯纳米微球直接制备钯/氧化钯(Pd/PdO) 纳米复合微球. 通过扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 粉末X射线衍射分析(XRD)及X射线光电子能谱分析(XPS) 等方法对 Pd/PdO 纳米复合微球进行表征, 结果表明, 制备的纳米复合微球为表面粗糙、 大小均一的纳米微球. 采用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis) 等方法考察了 Pd/PdO 纳米复合微球在对硝基苯酚(4-NTP) 还原反应中的催化性能, 发现其具有良好的催化活性和循环稳定性.     

MCM-41分子筛担载纳米TiO2复合材料光催化降解罗丹明B

采用溶胶-凝胶法将TiO2担载在介孔MCM-41分子筛上, 制备了不同TiO2含量的系列TiO2/MCM-41复合材料, 利用X射线衍射、N2吸附、紫外-可见光谱和透射电镜等方法对其进行表征. TiO2的晶型为锐钛矿相, 复合材料的比表面积和孔体积随其中TiO2担载量(复合材料中TiO2与MCM-41的质量比)的增加而减小, TiO2的平均粒径随其担载量的增加而增大. 以罗丹明B的光催化降解为探针反应, 评价了TiO2/MCM-41复合材料的光催化降解活性. 结果表明, 在紫外光照射下, 罗丹明B在该复合材料上的光催化降解反应遵循一级反应动力学, 复合材料对罗丹明B的光催化降解活性明显高于商用TiO2 (P-25), 复合材料的光催化降解活性由复合材料的吸附能力和所含TiO2的光催化活性共同决定.     

Pd含量对SO42-/ZrO2-WO3固体超强酸催化剂其异构化性能的影响

制备了Pd-SO₄^2-/ZrO₂-WO₃型固体超强酸催化剂,并采用XRD、FT-IR、TPR、XPS、BET和TG-DTA等表征手段对催化剂进行了表征。以正戊烷异构化为探针反应,考察了Pd含量对催化剂异构化活性的影响。结果表明,Pd可以明显地降低催化剂的还原温度,提高催化剂中SO₄^2-的分解温度,从而提高了催化剂热稳定性。当Pd质量分数为0.05%时,Pd-SO₄^2-/ZrO₂-WO₃固体超强酸催化剂的催化活性最好。该催化剂在反应温度260℃、反应压力2.0 MPa、质量空速为1.0 h^-1、氢油比为4.0时,异戊烷收率和液收率为40.1%和93.9%。     

Two New Borates Built by Different Types of {B9} Cluster Units

Two new belt-like borates Na₄[B₉O₁₄(OH)₃]·0.5H₂O(1) and Na₅[B₉O₁₄(OH)₄](2) have been synthesized under solvothermal conditions. Both compounds contain unprecedented B₉O₁₆(OH)_n^(n+5)-[n=3(1), 4(2)] clusters, which are constructed from four B₃O₃ rings via three BO₄ tetrahedra. Compound 1 exhibits a rare 1D belt with two types of 8-membered ring(MR) windows based on B₉O₁₆(OH)₃^8- clusters. Compound 2 features two different 1D belts built by different B₉O₁₆(OH)₄^9- units, which is first discovered in borate family. UV-Vis diffuse reflectance spectra reveal that compounds 1 and 2 have the cut-off edges below 190 nm, indicating that they may have potential application in deep UV(DUV) region.     

Bi2Sn2o7的不同水热法制备及其可见光光催化除As(Ⅲ)性能分析

利用微波和普通水热法合成出了具有可见光响应的Bi₂Sn₂o₇纳米光催化剂,并用X射线衍射(XRD)、氮气吸脱附、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子顺磁共振谱(ESR)、X射线光电子能谱(XPS)等技术对样品的晶相、比表面积、光吸收性能、形貌、光催化活性物种等结构与性质进行了系统表征,比较微波水热Bi₂Sn₂o₇(MH-BSo)与普通水热Bi₂Sn₂o₇(TH-BSo)形貌和微结构,并考察两者在可见光光照下光催化氧化As(Ⅲ)的性能差别。实验结果表明, MH-BSo具有更细小的粒径和更大的比表面积,而在可见光照射下, MH-BSo样品比TH-BSo样品具有更好的As(Ⅲ)的光催化氧化能力(可达98.7%)。此外,对Bi₂Sn₂o₇纳米光催化剂氧化去除As(Ⅲ)的光催化机理进行初步探索,结果表明超氧自由基(o₂^-•)和空穴(hVB+)是主要起作用的中间反应活性物种。     

新型Lewis固体酸Ce~(3+)-Ti~(4+)-SO_4~(2-)/MWCNTs制备及催化酯化反应合成生物柴油性能研究

采用高温浸渍法,通过Ce~(3+)、Ti~(4+)和浓硫酸磺化反应对多壁纳米碳管进行了改性处理,制备了Lewis酸型固体酸催化剂Ce~(3+)-Ti~(4+)-SO_4~(2-)/MWCNTs,并采用透射电镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱、吡啶吸附红外光谱、X射线荧光光谱、X射线衍射光谱和NH_3程序升温脱附等多种测试技术对催化剂的物理化学特性和结构特征进行了表征。以Ce~(3+)-Ti~(4+)-SO_4~(2-)/MWCNTs为油酸与甲醇经酯化反应合成生物柴油的催化剂,对其催化性能进行了研究。结果表明,当醇油物质的量比为12∶1,催化剂与反应物质量比为1%,反应温度为65℃,反应5 h,油酸转化率为93.4%。催化剂Ce~(3+)-Ti~(4+)-SO_4~(2-)/MWCNTs在重复使用八次后,油酸的转化率仍为80.8%,由此表明其具有较高的催化活性和稳定性。高催化活性和稳定性是因为,纳米碳管的C 1s结合能较一般炭材料低,使得电子在其管状结构中的流动和逃逸非常容易,从而有助于负载于纳米碳管之上的活性组分之间发生强烈的相互作用,最终促使Ce~(3+)和Ti~(4+)分别与SO_4~(2-)形成稳定的配位键,增大催化剂的晶化程度,并使SO_4~(2-)与纳米碳管结合的更加牢固,增强了催化剂的稳定性,减少了催化剂中活性组分的流失。最后,由于SO_4~(2-)与Ce~(3+)的强相互作用,在不增加纳米碳管表面缺陷的情况下,改变了Ti~(4+)-SO_4~(2-)中表面原子的化学状态,使得S~(6+)离子和Ti~(4+)离子的吸电子能力增加,使催化剂以Lewis酸性活性位为主,避免了SO_4~(2-)/MWCNTs因为以Brnsted酸位为主,而在富含水的反应介质中,由于水合反应而降低其催化活性的现象发生。     

Surface modification of MCM-41 and its application in DNA adsorption

Three types of MCM-41 absorbents, namely, Al~(3+)–MCM-41, La~(3+)–MCM-41, and Zn~(2+)–MCM-41, were prepared through amine grafting, phosphonate modification, and metal ion chelation and characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, and N2adsorption–desorption analysis. Results revealed that functionalized MCM-41 maintains the original structure of the molecular sieve and that the pore diameter and surface area are reduced compared with those of pure MCM-41. The adsorption behavior of DNA molecules on the surface of the modified molecular sieves was discussed according to the hard-soft acid–base(HSAB) principle. Experimental results showed that DNA purification could be effectively carried out on functionalized MCM-41 and that DNA is easily released by3–4 molL~(-1)NaCl solution. This study could be used as a general platform for future work on DNA adsorption and enrichment.     

高纯度中孔分子筛MCM-41的合成与表征

用不同pH值的混合物制备了不同孔径的全硅MCM-41和不同金属离子取代的M-MCM-41(M=Al,Mn,Fe和V)分子筛.这些试样均呈现MCM-41的X射线粉末衍射特征峰和Ⅳ型氮气吸附等温线,但混有不同含量的无定形氧化硅.样品中MCM-41晶体的含量与溶胶的pH值和所用表面活性剂的碳链链长有关.骨架硅的金属离子取代降低了MCM-41的有序度,并且(100)面衍射峰强度从Al到V依次减弱.     

IN situ Confocal Microprobe Raman Spectroscopic Studies on Defective La-based Complex Oxides

ＩＮｓｉｔｕＣｏｎｆｏｃａｌＭｉｃｒｏｐｒｏｂｅＲａｍａｎＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃＳｔｕｄｉｅｓｏｎＤｅｆｅｃｔｉｖｅＬａ－ｂａｓｅｄＣｏｍｐｌｅｘＯｘｉｄｅｓＣＨＥＮＤｕ－ｈｕｉ,ＣＡＩＪｕｎ－ｘｉｕ,ＬＩＡＯＹｕａｎ－ｙｉａｎ,ＷＡＮＨｕｉ－ｌ...