金属簇X (X=Pt-Au, Au-Au)负载在(3×2) TiO2(110)完整表面上的覆盖度效应

采用自旋极化密度泛函和广义梯度近似的方法并结合周期平板模型,探讨了不同覆盖度(θ)下双金属簇X (X=Pt-Au, Au-Au)在(3×2)TiO2(110)完整表面上的吸附行为.另外,在本文给出的所有覆盖度模式下(θ=1/6-1 ML),我们仅研究其基态构型.计算结果表明:当θ<1/2 ML时,金属簇X在TiO2(110)表面上吸附能随覆盖度的增加而增加;当θ>1/2 ML时,除了饱和覆盖度下,吸附能随覆盖度的增加而减小;当θ=1/2 ML时,吸附能最大.即使Pt-Au/TiO2体系的吸附能比Au-Au/TiO2体系的小,但相对于Au-Au簇, Pt-Au簇更容易在TiO2(110)表面上形成双金属单分子层.在半覆盖和全覆盖下, X簇的峰与TiO2的峰在-3.0 eV到费米能级之间产生明显重叠,表明簇与底物之间存在化学作用.且当覆盖度小时, X-TiO2相互作用是成簇的主要因素;随着覆盖度的增大, X-X原子间相互作用就逐渐变成了成簇的主要动力     

用分子轨道理论研究NO气体在TiO2表面吸附

根据一氧化氮(NO)气体在二氧化钛(TiO₂)表面吸附和脱附的实验结果, 揭示了气体脱附量的变化规律. 利用MOPAC 和GAUSSIAN分子轨道理论计算了在TiO₂(110)表面上吸附NO分子的原子簇模型, 电荷分布以及原子簇的能级, 推断了NO在TiO₂(110)表面吸附的稳定性.     

Pt 改性的高结晶度 TiO2 晶须的光催化性能

 以二钛酸钾 (K₂Ti₂O₅) 为前驱体, 通过离子交换和 800^oC 焙烧制备了 TiO₂晶须 (TiO₂(800^oC)), 并采用乙二醇胶体法, 在 TiO₂(800^oC) 样品上负载 1% Pt 纳米颗粒制成了 Pt/TiO₂(800^oC 催化剂. 采用 X 射线衍射、扫描电镜、透射电镜、X 荧光光谱和低温 N2 吸附-脱附等技术对催化剂进行了表征, 并考察了该催化剂光催化降解苯酚活性及稳定性. 结果表明, TiO₂(800^oC)样品为结晶度较高的纯锐钛矿 TiO₂, 载 Pt 后催化活性提高到原来的 2.3 倍, 具有很高的单位比表面积活性. 催化剂经 10 次重复使用后, Pt 流失量仅为 6%, 活性为新鲜催化剂的 91%. 而低结晶度的纯锐钛矿或混晶的 TiO₂ 负载 Pt 催化剂的活性和稳定性均不及 Pt/TiO₂(800^oC).     

Cux (x=1-4)团簇在CeO2(111)表面的吸附

用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了Cu团簇(Cu_x, x=1-4)在CeO₂(111)表面的吸附. 研究发现当团簇比较小时(x=2, 3), 倾向于平铺表面; 当x=4时, Cu团簇在CeO₂(111)表面以三维的四面体结构吸附较为稳定, 从Cu 3d到Ce 4f的电荷转移使Cu团簇带正电荷. 由二维的菱形结构到三维的四面体结构的转变势垒为1.05 eV, 并且其中一个Cu原子直接迁移到另外三个Cu原子的空位顶部的转变路径比较有利. 在Cu团簇与CeO₂的相互作用过程中, Cu-O和Cu-Cu相互作用的竞争最终决定了Cu团簇在CeO₂上的形貌. 这种CeO₂(111)负载的带正电的三维Cu团簇将对水分解, 进而对水煤气反应具有高的催化活性.     

Cr掺杂金红石相TiO2(110)单晶薄膜的制备、表征及光催化活性

采用脉冲激光沉积术(PLD)同质外延生长了表面原子级平整的6%(原子比)Cr 掺杂的金红石相TiO₂(110)单晶薄膜, 采用扫描隧道显微镜(STM)、扫描隧道谱(STS)、X 射线光电子能谱(XPS)和紫外光电子能谱(UPS)对其进行了表征. 结果表明: Cr 掺杂对TiO₂(110)-(1×1)表面的形貌没有明显影响, 但是提高了掺杂薄膜在负偏压的导电性; Cr与晶格O键合而呈现+3价态, 由此在TiO₂的价带顶上方~0.4 eV处引入杂质能级. 紫外-可见光吸收谱显示薄膜的光吸收能力被扩展到~650 nm, 处于可见光范围. 借助STM以单个甲醇分子的光解反应检测了薄膜的光催化活性. 仅观察到紫外光照射下甲醇分子的脱氢反应, 在可见光照射下(λ>430 nm)甲醇分子没有发生反应, 表明单独的Cr掺杂可能不足以提高TiO₂在可见光下的催化活性.     

香豆素343敏化TiO2纳米粒子光致电子转移的荧光和拉曼光谱

通过对香豆素343(C343)染料敏化TiO₂纳米粒子光致电子转移的荧光和拉曼光谱特性的研究表明,C343染料敏化TiO₂纳米粒子稳态吸收光谱和稳态荧光光谱的红移归因于从被吸附的C343染料分子激发态和C343/TiO₂复合物到TiO₂纳米粒子导带的光致电子转移. 由时间分辨荧光光谱确定了C343染料敏化TiO₂纳米粒子的逆向电子转移速率常数为τ₁=31 ps. C343 染料敏化TiO₂纳米粒子体系拉曼光谱的研究表明, 被吸附在界面处的染料分子主链碳键的伸缩振动和碳环的呼吸运动的振动模式对超快界面光致电子转移有着重要的促进作用.     

Ti基表面NiO修饰纳米TiO2电极材料的制备及电催化活性

在无水乙醇和乙酰丙酮混合溶液中，电解Ti、Ni金属制得电极材料前驱体NiTi_m(OR)_3m+1(acac)_m+1。将其直接水解、干燥后在550 ℃煅烧2 h，制得纳米NiO/TiO₂粉体。通过红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、电子透射显微镜(TEM)测试表明，前驱体中含有乙酰丙酮基[acac^-]，颗粒平均尺寸为20 nm。通过电合成与沉积得到高活性的纳米NiO/TiO₂修饰电极，采用循环伏安和循环方波伏安研究NiO/TiO₂电极在H₂SO₄溶液中的氧化还原行为以及还原草酸的电催化活性。结果表明，NiO/TiO₂电极在1 mol·L^-1 H₂SO₄溶液中有两对氧化还原峰E_pc1=-0.61 V，E_pc2=-1.05 V(vs SCE)，掺杂Ni电极的放电电流明显增大，达75 mA·cm^-2。间接电还原草酸为乙醛酸，收率和电流效率分别达93%和96%。     

异双桥二维镍(Ⅱ)配位聚合物 ∞2[Ni(μ-4，4′-bpy)2/2(μ-L)4/2](HL=2-indolyl-formic acid)的水热合成和晶体结构

The allo-bisbridge 2D coordination polymer _∞²[Ni(μ-4，4′-bpy)_2/2(μ-L)_4/2](HL=2-indolyl-formic acid) has been obtained by using hydrothermal synthesis, and the results of X-ray single crystal diffraction analysis show that the compound crystallizes in monoclinic system, space group C2/c (No.15) with a=2.300 2(5) nm, b=1.129 1(2) nm, c=0.974 0(2) nm, β=109.85(3)°, V=2.379 2(8) nm³, D_c=1.494 g·cm^-3, Z=4, F(000)=1 104, μ=0.860 mm^-1, R=0.032 2, wR=0.088 8. The crystal structure consists of the [Ni(μ-4,4′-bpy)_2/2(μ-L)_4/2] complex molecules, in which the Ni atom is octahedrally coordinated by two N atoms from two different 4,4′-bpy molecule ligands and four O atoms from four different L- anion ligands. TG analysis indicate that title coordination polymer possesses relatively high thermal stability. CCDC: 252833.     

2D氢键网状Mg(Ⅱ)配合物的合成和晶体结构

The title complex [Mg(H₂O)₆]·(L)·(H₂O) [L=2-formyl-benzenesulfonate-hydrazine] was synthesized by the reaction of magnesium chloride hexahydrate with 2-formyl-benzenesulfonic acid sodium-hydrazine in the CH₃CH₂OH/H₂O. It was characterized by elemental analysis, IR and X-ray single crystal structure analysis. The crystal of the title complex [Mg(H₂O)₆]·(C₁₄H₁₂N₂O₇S₂)·(H₂O) belongs to triclinic, space group P1 with a=0.781 09(12) nm, b=0.781 27(13) nm, c=0.995 68(19) nm, α=102.054(2)°, β=92.331 0(10)°, γ=105.500(2)°, V=0.569 59(17) nm³, Z=1, D_c=1.559 Mg·m^-3, μ=0.334 mm^-1, F(000)=280, and final R₁=0.033 9, wR₂=0.091 6. The complex comprises a six-coordinated magnesium(Ⅱ) center, with a O₆ distorted octahedron coordination environment. The molecules are connected by hydrogen bonds to form two dimensional network structures. CCDC: 716601.     

NO气体在TiO2表面的吸附行为

采用TPD (Temperature Programmed Desorption)试验方法测定了NO在TiO₂表面吸附后的脱附谱, 揭示了气体脱附量的变化规律. 结果表明, NO在TiO₂表面吸附后可在两个峰值温度450和980 K脱附出N₂气体, 其活化能分别是0.48 和2.5 eV. TiO₂表面经预覆氧处理后, N₂的脱附量降低. N₂的脱附量随NO气体暴露量增加而增加, 但当气体覆盖度超过一定值后, 脱附量趋于定值. 脱附峰值温度随气体暴露量的增加而降低.     

TinO2和TinO2-(n=1-10)团簇的几何结构、电子和磁性质

基于密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法, 研究了Ti_nO₂和Ti_nO₂^- (n=1-10)团簇的几何结构、电子结构以及磁性. 结果表明, 两个氧以分离的原子状态吸附在金属团簇的表面, 呈现出以一个钛原子为中心的O-Ti-O 的相邻吸附形式. 中性团簇和阴离子团簇的能量最低结构相似. 稳定性分析表明Ti_nO₂具有很高的稳定性, 特别是TiO₂和Ti₇O₂. 此外, 详细讨论了团簇的电离势、电子亲和能、电子解离能和能隙. 基于最低能量结构, 讨论了团簇的磁性, 发现电荷从Ti 原子向O原子转移, 并且电荷转移主要发生在Ti_nO₂的Ti-3d、Ti-4s和O-2p轨道. 磁性团簇中反铁磁序占据主导, 磁矩主要来源Ti-3d电子的贡献, 而两个氧原子的贡献非常小.     

NO气体在TiO2表面的吸附行为

采用TPD (Temperature Programmed Desorption)试验方法测定了NO在TiO₂表面吸附后的脱附谱, 揭示了气体脱附量的变化规律. 结果表明, NO在TiO₂表面吸附后可在两个峰值温度450和980 K脱附出N₂气体, 其活化能分别是0.48 和2.5 eV. TiO₂表面经预覆氧处理后, N₂的脱附量降低. N₂的脱附量随NO气体暴露量增加而增加, 但当气体覆盖度超过一定值后, 脱附量趋于定值. 脱附峰值温度随气体暴露量的增加而降低.     

超分子配合物[Co(H2O)6]·(Hnip)2·(H2nip)2·(CH3NHCH3)2·(H2O)8的直接合成，晶体结构和热分解反应动力学(nip=5-nitroisophthalate)

用直接法培养了配合物[Co(H₂O)₆]·(Hnip)₂·(H₂nip)₂·(DMA)₂·(H₂O)₈(DMA=CH₃NHCH₃)的晶体并用X射线单晶衍射，元素分析和傅里叶变换红外光谱进行了表征。该晶体属于三斜晶系，P-1空间群，晶胞参数为a=0.7012(1)nm, b=1.1378(2) nm, c=1.6612(3) nm, α=84.92(3)º, β=85.19(3)º,γ=85.91(3)º。晶胞体积V=1.3128(5) nm³, Z=1, 理论密度D_c=1.573 g/cm³. 最终R因子[I>2σ(I)]为: R₁=0.0279,wR₂=0.0765; 所有衍射点的R因子为: R₁=0.0327, wR₂=0.0806.衍射结果表明，在晶体结构中两个Hnip分子，两个H₂nip分子，两个DMA分子和八个水分子通过氢键和π-π堆积作用连接到每个Co配位八面体中心上。对配合物进行了DSC和TG-DTG热分析，根据热分析结果推测得到配合物的热分解机理，并且用Kissinger,Ozawa，积分法和微分法确定了最可能的动力学模型函数。     

［La(CH2ClCOO)2(NO3)(phen)(H2O)］n的合成和晶体结构

合成了混合阴离子配合物［La(CH₂ClCOO)₂(NO₃)(phen)(H₂O)］_n。配合物经元素分析、IR、DTA-TG和UV等表征。用X射线单晶结构分析解析了标题配合物的晶体结构，三斜，空间群P1，晶胞参数为a=10.533(2)?，b=13.136(3)?，c=7.776(1)?，α=96.59(1)°，β=95.76(1)°，γ=108.42(2)°，V=1003.3(3)?³，Z=2,Dc=1.940 g/cm³, F(000)=572, μ(Mo Kα)=24.36 cm^-1。     

两个基于双(4-吡啶-4-苯基)胺的钴(Ⅱ)、锌(Ⅱ)配合物的合成和晶体结构

以双(4-吡啶-4-苯基)胺(BPPA)和4,4-(六氟)双(苯甲酸)(H₂hfipbb)或对苯二甲酸(p-H₂bdc)为配体,采用溶剂热法与M(NO₃)₂·6H₂O(M=Co、Zn)组装合成了2个新的配合物{[Co₂(BPPA)(hfipbb)₂·(H₂O)₃]·6H₂O}_n(1)、{[Zn₂(BPPA)₂(p-bdc)₂]·H₂O·DMF}_n(2),X射线单晶衍射测定结果表明:配合物1和2均为二维结构。配合物1具有新的拓扑结构。配合物2的二维结构又可以组成三维框架结构。配合物1为正交晶系,Pnna空间群,a=2.6409(2) nm,b=1.71578(13) nm,c=1.50411(11) nm,V=6.8154(9) nm³,Z=4,μ=0.571 mm^-1,F(000)=2592,D_c=1.245 g·cm^-3,M_r=1383.76,R₁=0.0666,ωR₂=0.2089(I>2σ(I));配合物2为单斜晶系,C2/c空间群,a=2.79670(9) nm,b=1.81482(6) nm,c=2.30313(7) nm,β=102.1360(10)°,V=11.4283(6) nm³,Z=8,μ=0.906 mm^-1,F(000)=4944,D_c=1.391 g·cm^-3,M_r=1196.85,R₁=0.0398,ωR₂=0.1064(I>2σ(I))。此外,热重分析表明配合物1和2均具有良好的热稳定性。     

第一性原理研究C在Fe(111)表面和次表面的积炭机理

使用密度泛函方法对C原子在Fe(111)表面吸附团聚和次表层的吸附扩散进行了研究。在炭覆盖度θ_C <1 ML时,C主要以孤立的原子态存在并导致表面重构;1 ML≤θ_C ≤2 ML,"mC₂+nC"为主要的吸附形式;θ_C≥2 ML时,复杂的吸附形态比如碳链和岛状碳团簇开始生成。这些复杂岛状碳团簇是Fe(111)表面石墨沉积或碳纳米管生长的成核中心。在次表层,C原子在八面体位稳定存在。C在表面的迁移能垒为0.45 eV,由表面迁移到次表面的的能垒为0.73 eV。虽然C₂团簇的生成是热力学有利的,但是C向次表层的迁移动力学上占优。     

一维双核锌配合物[Zn2(SHSH)2(2-Me-py)2]的合成、晶体结构及理论研究

The crystal of one-dimensional binuclear zinc complex [Zn₂(SHSH)₂(2-Me-py)₂] was obtained in DMF and 2-methylpyridine, where SHSH is salicylaldehyde salicylhydrazone. It has been characterized by IR, UV, element analysis and X-ray diffraction analysis. The crystallographic data were as follows: monoclinic system, space group P2₁/c, a=1.144 49 nm, b=1.206 69 nm, c=1.379 39 nm, β=97.039°, Z=2, V=1.890 6 nm³, M_r=825.47, D_c=1.450 g·cm^-3, μ=1.324 mm-1, F(000)=848 and the final R=0.033 6 and wR=0.094 7 for 3 752 observed reflections with I≥2σ(I). The theoretical investigation of title complex as a structure unit was carried out at B3LYP/6-31G and HF/6-31G levels with Guassian 03W program, and the atomic charges, natural bond orbital analysis and bond energies were also discussed. CCDC: 260920.     

超声场中纳米TiO2表面包覆氧化硅的研究

在超声场中，通过硅酸钠水解生成的无定形氧化硅对金红石相纳米TiO₂进行表面包覆，利用红外光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射和透射电镜对所得样品进行了表征，并对纳米TiO₂的光稳定性和分散性进行了评价。红外光谱和X射线光电子能谱表明，氧化硅以化学键合的方式沉积在纳米TiO₂的表面，在包覆层和纳米TiO₂颗粒之间的界面上形成了Ti-O-Si键。TEM照片、表面元素分析和光稳定性实验显示，氧化硅在纳米TiO₂表面形成了均匀的包覆层，超声场有助于提高包覆层的均匀性和致密性。氧化硅的表面包覆提高了纳米TiO₂在水中的分散性、紫外线屏蔽能力和可见光透过性。随着氧化硅含量的增加，纳米TiO₂的光稳定性逐渐提高，当m(SiO₂)∶m(TiO₂)>1∶5时，纳米TiO₂的光稳定性基本不变，而且在热处理过程中纳米TiO₂的晶粒生长得到有效抑制。     

芳酰腙铜(Ⅱ)和锌(Ⅱ)配合物的合成、晶体结构及抗菌活性

合成了一对结构类似的双核铜和锌配合物,Cu₂(L¹)₂ (1)和[Zn₂(L²)₂(CH₃OH)₂] (2),其中L¹和L²分别是2-溴-N'-(2-羟基-5-甲基苯亚甲基)苯甲酰肼(H₂L¹)和2-氯-N'-(2-羟基-5-甲基苯亚甲基)苯甲酰肼(H₂L²)的二价阴离子,通过元素分析、红外光谱以及单晶X射线衍射表征了它们的结构.配合物1以三斜晶系P1空间群结晶,其晶体学参数:a=0.914 11(6) nm,b=1.180 04(7) nm,c=1.359 36(9) nm,α=101.928(2)°,β=91.399(2)°,γ=107.873(2)°,V=1.359 3(2) nm3,Z=2,R₁=0.054 0,wR₂=0.118 9,GOF=0.970.配合 物2以单斜晶系P21/c空间群结晶,其晶体学参数:a=1.216 97(9) nm,b=1.214 96(9) nm,c=1.212 83(9) nm,β=110.939(1)°,V=1.674 8(2) nm3,Z=2,R₁=0.034 1,wR₂=0.068 9,GOF=1.024.X射线分析表明2个化合物都是中心对称的双核配合物,其中配合物1中的Cu原子是平面正方形配位构型,配合物2中的Zn原子是四方锥配位构型.还通过MTT法研究了这两个配合物的抗细菌(大肠杆菌,金黄色葡萄球菌,枯草芽孢杆菌和铜绿色假单胞菌)和抗真菌(白假丝酵母菌和黑曲霉菌)活性.     

三维Mn(Ⅱ)-Sm(Ⅱ)杂核和二维同核Sm(Ⅱ)配合物的合成、晶体结构与性质

利用过渡金属锰盐与稀土盐水热合成了杂核化合物{[MnSm₂(INAIP)₄(H₂O)₄]·2H₂O}_n(1)和同核{[Sm(INAIP)(HINAIP)]·2H₂O}_n(2)(INAIP=异烟酰胺吡啶基异酞酸根),并对其进行了元素分析、IR及X-射线衍射法表征。晶体结构研究表明:配合物1属于三斜晶系,P1空间群。晶胞参数:a=1.0188(5)nm,b=1.08386(6)nm,c=1.38721(8)nm,V=1.475(14)nm³,Z=1,D_c=1.802g·cm^-3,μ=2.271mm^-1,F(000)=793,R_int=0.0105,R₁=0.0512,wR₂=0.1319。配合物2属于单斜晶系,P2₁/c空间群。晶胞参数:a=1.34305(18)nm,b=1.3765(17)nm,c=1.62408(15)nm,V=2.7028(6)nm³,Z=4,D_c=1.861g·cm^-3,μ=2.251mm^-1,F(000)=1500,R_int=0.0514,R₁=0.0322,wR₂=0.0887。配合物1是由配体INAIP连接稀土钐离子形成二维层状结构,该二维层通过Mn-O和Mn-N键连接成三维非贯穿网络结构。而配合物2是由配体INAIP连接稀土钐离子形成二维双层状结构,该二维层通过氢键连接成三维网络结构。配合物1失去水分子后具有稳定微孔结构,对二氧化碳具有一定的吸附,而对氮气没有吸附作用。此外,配合物1和2具有典型的稀土钐离子红色荧光性能。