甲基苯热裂解机理的理论研究

在半经验UAM1方法及从头算UHF／3－21G*水平的基础上，用考虑了电子相关效应的密度泛函UB3LYP／3－21G＊方法对碳前驱体甲基苯的热裂解反应机理进行了研究，并对反应物、产物自由基及过渡态的结构进行了能量梯度法全优化。计算结果表明，甲基苯的热裂解温度较低时，首先支持苯环甲基上的C－H键断裂，继而发生生成联二甲苯的反应。随着温度的提高，生成苯自由基的反应比例将增加，同时发生少量的苯环上C－H键断裂的反应。该反应机理与实验结果相一致；用密度泛函方法UB3LYP／3－21G*计算的反应标准焓变ΔH与实验值吻合较好。     

甲苯热解机理的AM1研究(Ⅰ)热力学分析

在实验的基础上,本文用Gaussian98程序包中AM1法UHF计算,对碳材料用碳前驱体甲苯的热裂解反应机理进行了研究。在对反应物,产物自由基的结构进行能量梯度法全优化的同时,计算了不同温度下的标准热力学参数（298－1073K）。热力学计算结果表明：（1）当甲苯的热裂解温度相对较低时（773K左右）,热力学计算结果首先支持苯环上甲基C－H键的断裂生成苯基自由基并继而生成联二甲苯的反应;随着温度的提高（达1073K时）,生成苯自由基和甲基自由基的反应比例将大生成苄基自由基的比例;该反应机理与实验结果基本一致。（2）采用Gaussian98程序包中AM1法中的UHF计算,较适合低级芳香烃热裂解反应机理的理论研究。     

分子氢和二硫化铁对1,3—二苯丙烷分解的促进作用

以１，３－二苯丙烷（ＤＰＰ）作为煤相关模型化合物，考察了在４００℃下分子氢和催化剂对ＤＰＰ分解反应的作用。ＤＤＰ的分解反应主要经Ｃ烷＿Ｃ烷键的断裂进行，由ＤＰＰ的分解产生的苄基自由基（ＰｈＣＨ２）等活性自由基显著促进ＤＰＰ中Ｃ烷＿Ｃ烷键的断裂。分子氢与ＰｈＣＨ２反应，产生可夺取ＤＰＰ中ａ－亚甲基上的氢或附加在ＤＰＰ中苯环的ｉｐｓｏ位上游离氢原子；分子氢还可以还原作为ＤＰＰ分解产物的苯乙烯，从而防止     

离子基碳——氧键断裂能量的研究（II）——负离子基的键能

合成了３个系列芳香类含碳－氧键的化合物，用循环伏安法测定了相关的氧化还原电势，通过热力学循环首次估测了负离子基的碳－氧键的断裂能量（ΔＨｃｌｅａｖ［Ｃ－Ｏ］＾－）。结果表明：得到１个电子形成负离子基可以活化碳－氧键。这与具有相同结构的正离子基的情况是一致的，但其活化程度略小。相关分析表明：ΔＨｃｌｅａｖ［Ｃ－Ｏ］＾－ｖｓ．（ΔＥｒｅｄ［Ｃ－Ｏ］＋ΔｐＫａ［ＨＡ］和ΔＨｃｌｅａｖ［Ｃ－Ｏ］＾＋ｖｓ．     

二甲二烷氧基硅烷质谱研究

对二甲基二烷氧基硅烷的电子轰击质谱进行了研究。断裂方式主要包括以下几种：Ｓｉ－Ｃ键的断裂（脱ＣＨ３）、Ｓｉ－Ｏ链的断裂（脱ＯＣＨ２Ｒ、Ｏ－Ｏ键的断裂（＾＋ＣＨ２Ｒ的生成）、Ｃ－Ｃ键的断裂、氢重排脱烯ＣｎＨ２ｎ、氢重排脱醛ＰＣＨＯ等。     

4—氨基—3,5—二甲基—1,2,4—三唑水杨亚胺合铜[Ⅱ]配合物合成及其单…

４－氨基－３，５－二甲基－１，２，４－三唑与水杨醛缩合形成４－（邻羟苯基亚甲基）－亚胺－０３，５－二甲基－１，２，４－三唑Ｓｃｈｉｆｆ碱（ＳＡＴＺ），该Ｓｃｈｉｆｆ碱与Ｃｕ（ＣｌＯ４）２．６Ｈ２Ｏ形成配合物Ｃｕ（ｓａｔｚ）２．６Ｈ２Ｏ，分子式为Ｃ２２Ｈ２２ＣｕＮ８Ｏ２．６Ｈ２Ｏ。     

对取代苯Ph一X（X＝F，OH，NH_2）的价键理论研究

采用键表酉群方法对Ｃ６Ｈ５Ｆ、Ｃ６Ｈ５ＯＨ和Ｃ６Ｈ５ＮＨ２中的电子离域现象进行了计算和分析，讨论了取代苯的价键描述特性，并计算了取代基的π电子离域能．结果表明离子结构成分与离域能有直接关系，即离子成分越多，电子离域能越大．／６－３１Ｇ基组及“分子中的原子”方法将电荷密度分区积分得到各原子上的电荷集居数，并将此结果与取代苯的反应性能进行了比较。为在价键意义上分析和理解取代基对苯环电子结构及其反应性能的影响，本文对３个典型的取代苯Ｐｈ－Ｘ（Ｘ＝Ｆ，ＯＨ，ＮＨ２）进行了初步的价键计算和讨论．１计算方法及构型在键表酉群方法中［５］，体系的一个共振结构可用一个价键结构函数即键表ψ（ｋ）来描述，相应的体系总波函数Ψ可表示为Ｍ个正则键表的线性组合：式（１）便构成了键表相互作用（ＢＴＩ）计算方法［６］的基础．键表对体系的结构贡献定义为：原子轨道ｑ上的电荷集居数定义为：式中ｍｑ（ｋ）可取０、１或２，分别对应于键表ψ（ｋ）中原子轨道ｑ出现０、１或２次．为简比计算，我们将取代苯的σ骨架用ＨＦ分子轨道固定［７］，这样仅需考虑π电子及轨道．原子轨道积分及ＨＦ－ＳＣＦ计算采用Ｇａｕｓｓｉａｎ８０程序．联系人及第一作者：莫亦荣，男，２９     

利用质谱－质谱法进行稠环芳烃化合物的结构解析

应用（ＥＩ）ＭＳ／Ｍｓ法研究了吡啶并苯并蒽酮以及苯并苯并蒽酮类异构体的裂解方式及其与结构之间的相关性，探讨了不同异构体中由Ｍ￣（ｉ＋）产生的［Ｍ－Ｈ］＋、［Ｍ－ＨＣＮ］＋、［Ｍ－ＣＯＨ］＋、［Ｍ－ＣＯ］（ｉ＋）、［Ｍ－（ＣＯ＋２Ｈ）］（ｉ＋）以及［Ｍ－（ＣＯ＋ＨＣＮ）］（ｉ＋）（ｉ＝１，２）等１价及２价离子在ＭＳ／ＭＳ－ＣＩＤ谱上的强度差异和裂解方式，发现是否含有氮原子以及氮原子和苯环位置的差异，是支配这类化合物在ＣＩＤ谱中裂解行为的主要因素。研究结果表明，２价离子的ＣＩＤ谱能更有效地反映这类杂环芳烃异构体之间的结构差异和裂解特性。     

卡宾与醚C—H键插入反应的理论研究（Ⅰ）：卡宾与二甲醚？…

用量子化学从头计算方法在ＭＰ２／６－３１Ｇ（ｄ）水平上计算了单重态的ＣＨ２与二甲醚中Ｃ－Ｈ键插入反应的过程,并在ＭＰ４／６－３１Ｇ（ｄ）水平上计算了反应物,过渡态和产物的能量,反应仅具有一个８．１ｋＪ／ｍｏｌ的早期势垒,反应过程是卡宾的一个亲电－亲核过程,在插入过程中,卡宾空的ｐ轨道和占有一对孤电子的σ轨道分别指出Ｃ－Ｈ键的Ｈ原子和Ｃ原子。     

1,2—C4H6→2—C4H6异构化反应机理的理论研究

采用自洽场分子轨道ＵＨＦ／６－３１Ｇ＊＊从头算法，研究了１，２－Ｃ４Ｈ６→２－Ｃ４Ｈ６异构化反应机理，优化了基态势能面上反应物，过渡态，中间体和产物的几何构型，并对各驻点能量进行了零点能校准。结果表明该反应经历了一个１－甲基环丙烯生产产物比较两步氢迁移反应历程更易发生。     

碳纳米管含量对炭炭复合材料组织及力学性能的影响

炭纤维上原位合成了均匀生长且具有伸张形貌的碳纳米管,借助化学气相渗透制备了碳纳米管增强的炭炭复合材料,研究了不同含量的碳纳米管对炭炭复合材料组织和力学性能的影响。结果表明：炭纤维上生长碳纳米管改变了热解炭的沉积行为,诱导了各向同性热解炭的生成,且随着碳纳米管含量的增加,各向同性热解炭的厚度增加,但是复合材料的d002值却明显降低。微量的碳纳米管即可显著提高复合材料的力学强度,随着其含量的增加,复合材料的力学强度和模量迅速提高,但材料的断裂行为却急剧恶化,断裂模式由最初的假塑性断裂转变为脆性断裂。     

Adsorption of Carbon Dioxide on Activated Carbon

The adsorption of CO2 on a raw activated carbon A and three modified activated carbon samples B, C, and D at temperatures ranging from 303 to 333 K and the thermodynamics of adsorption have been investigated using a vacuum adsorption apparatus in order to obtain more information about the effect of CO2 on removal of organic sulfur-containing compounds in industrial gases. The active ingredients impregnated in the carbon samples show significant influence on the adsorption for CO2 and its volumes adsorbed on modified carbon samples B, C, and D are all larger than that on the raw carbon sample A. On the other hand, the physical parameters such as surface area, pore volume, and micropore volume of carbon samples show no influence on the adsorbed amount of CO2. The Dubinin-Radushkevich (D-R) equation was the best model for fitting the adsorption data on carbon samples A and B, while the Preundlich equation was the best fit for the adsorption on carbon samples C and D. The isosteric heats of adsorption on carbon samples A, B, C, and D derived from the adsorption isotherms using the Clapeyron equation decreased slightly increasing surface loading. The heat of adsorption lay between 10.5 and 28.4 kJ/mol, with the carbon sample D having the highest value at all surface coverages that were studied. The observed entropy change associated with the adsorption for the carbon samples A, B, and C (above the surface coverage of 7 ml/g) was lower than the theoretical value for mobile adsorption. However, it was higher than the theoretical value for mobile adsorption but lower than the theoretical value for localized adsorption for carbon sample D.     

广州大气细粒子中有机碳、元素碳和水溶性有机碳的分布特征

在广州市中山大学采样点进行了为期1年的大气细粒子(PM2.5)采样,监测分析得到PM2.5及有机碳(OC)、元素碳(EC)和水溶性有机碳(WSOC)等组分的质量浓度,并进行了比较和评价分析。结果表明广州市细粒子碳污染较严重。对OC、EC和WSOC质量浓度的月变化和季节变化特征进行了讨论,并分析了原因。OC、EC浓度相关性好,表明OC、EC来源大部分相同。根据OC/EC比值,估算二次有机碳(SOC)量,结果是SOC占OC的1/3。讨论了SOC和SOC/OC比值的季节分布,结果证明SOC夏季生成比冬季多。     

碳/碳复合材料碳源化合物乙苯热裂解机理的热力学研究

主要采用Gaussian 03程序中的密度泛函理论(DFT),在UB3LYP/6-31G*水平上对碳材料用碳源化合物乙苯的初期热裂解反应机理进行了研究.对反应物和产物的结构进行了能量梯度法全优化,计算了不同温度下(298～1573 K)的热力学参数.结果表明:在298～1573 K下,热力学首先支持生成甲苯自由基和甲基自由基的反应为主反应路径.低温下,生成苯乙基自由基(α位脱氢)的反应比例大于生成苯基自由基的反应,而高温下(823 K),生成苯基自由基的反应比例大于苯乙基自由基(α位脱氢)的反应.     

超级电容器用含氮碳与含氮碳/炭气凝胶复合电极材料的制备和性能研究

采用原位聚合法合成聚苯胺(PAIN)及聚苯胺/炭气凝胶(PAIN/CA)复合材料,经过高温裂解制备含氮碳(NC)及含氮碳/炭气凝胶复合材料(NC/CA),再以KOH为活化剂对其进行活化,制备活化含氮碳(ANC)及活化含氮碳/炭气凝胶复合材料(ANC/CA)。采用扫描电镜、循环伏安、恒流充放电以及电化学阻抗等方法进行性能测试,结果表明,由于KOH的活化作用,含氮碳材料的粒径明显变小,其比电容值为138 F/g,高于未活化含氮碳材料(98 F/g),ANC/AC3复合材料电极的比电容值比ACA电极(88 F/g)高,达到127 F/g。     

Multi-Walled Carbon Nanotubes and Powder-Activated Carbon Adsorbents for the Removal of Nitrofurazone from Aqueous Solution

Multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) and powder-activated carbon (PAC) were used as adsorbents for adsorption of nitrofurazone, a veterinary medicine, from aqueous solutions. The adsorbents were characterized using FTIR transform infrared spectroscopy, N₂ adsorption/desorption isotherms, and scanning electron microscopy. The effects of initial pH, contact time, and temperature on adsorption capacity of the adsorbents were investigated. For MWCNT and PAC, the result showed that when the pH value was ranged from 2.0 to 10.0, the dosage of adsorbent was 0.02 g, and adsorptive time is 4 hours, the removal efficiencies for nitrofurazone were 96.8% and 94.7%, and the corresponding maximum capacities at 283 K were close to 50.8 mgg^?1 and 59.9 mgg^?1, respectively. For nitrofurazone, the pseudo-second-order kinetic model provided the best fit to the experimental data. The Boyd model indicated the mechanism for adsorption processes was mainly external mass transfer, while the effect of particle internal diffusion was relatively weak. Liu model could best fit to the experimental data of isothermal adsorption. The data of adsorption thermodynamics showed that the adsorption process was spontaneous.     

诺贝尔奖宠儿——碳元素的前世今生

碳元素历史悠久,与现代人类社会联系紧密,对人类未来意义重大,多次斩获诺贝尔奖。在揭开碳元素的发现史之后,介绍了活性炭、碳纤维、玻璃碳等无定形碳以及热解炭等过渡碳的重要作用。此外,晶形碳的经典同素异形体--C60富勒烯、碳纳米管、石墨烯的独特结构造就了其在纳米材料领域的非凡用途;新型同素异形体的合成、发现与应用更是碳元素研究领域的热点。     

Carbon Whisker Membrane

We report a recent developed membrane called carbon whisker membrane (CWM). The CWMs consist of a tubular ceramic membrane covered by a layer of carbon film and carbon whiskers formed on the surface of the carbon film. Hydrocarbons such as methane and a modified chemical vapor deposition apparatus were employed for fabricating uniformed CWMs. Because of the unique feature of the CWMs, the filtration performance of the CWMs was investigated and it was found that the CWMs possess a function of anti-attachment of particles and/or biomaterials on the membranes so that the permeate flux and the cleaning process of the membrane can be improved.     

氮化钴电催化还原二氧化碳为一氧化碳

电催化还原二氧化碳是一种潜在的解决全球变暖的途径,但是仍有许多挑战. 本文报道了使用氮化钴在水溶液中电催化还原二氧化碳为一氧化碳. 通过对比不同煅烧温度及气氛合成的催化剂表明氮掺杂对催化活性的提高至关重要. 其中700-Co_5.47N/C展现了最高的催化活性,在较低的电势-0.7 V(vs. RHE)下,一氧化碳的电流密度达到9.78 mA·cm^-2. 另外,通过改变电解电压,CO/H₂ 的比例能在1:3到3:2之间调节. 91 mV·dec^-1的Tafel 斜率表明形成表面吸附的CO₂^·-中间体是CO₂表面还原的决速步骤,而氮化策略可以增加表面碱性位点的数量,从而稳定还原的中间体,提高反应效率和产物选择性.