气相金属催化反应综述

金属催化剂在工业、环境、能源以及生物等过程具有重要的应用.设计具有特定活性、环境友好型以及室温下具有反应活性的催化剂,需要在分子水平对金属催化剂的基元步骤,活性位点的结构以及催化反应微观机理有充分的认识.然而,由于宏观催化剂表面结构异常复杂,催化反应常受到溶剂、压力、金属颗粒团聚、催化剂表面缺陷等因素的干扰,利用现有实验仪器,从微观角度探索金属催化反应机理仍具有较大挑战,因此,对金属催化剂活性位的结构以及反应微观机理的认识还不十分清楚.质谱方法结合现代量子化学理论计算,提供了在气相条件下实验探索化学反应微观机理的有力工具,团簇反应可在隔离外界条件、可控以及可重复条件下进行,可以排除一些难以控制因素的干扰,可在化学键和分子结构水平认识金属活性位的结构以及催化反应的微观机理.气相金属团簇离子可用多种实验方法制备,与反应物分子反应后可利用多种质谱仪器探测,根据实验上所得的具有反应活性的团簇,结合现代量子化学理论模拟,得到金属催化反应的基元步骤以及微观反应机理信息,所得反应机理信息为宏观催化剂的设计提供重要理论研究基础.本综述总结了团簇实验上已经探测到的金属单原子离子、金属团簇、金属氧化物团簇和金属化合物催化的气相反应.反应物分子囊括了大量的无机和有机分子,包括CO,H2,CH4,C2H2,C2H4,C6H6,CH3OH,HCOOH,CH3COOH等.本综述主要介绍了以下三类催化反应:(1)CO催化氧化;(2)CH4催化转化;(3)催化脱羧反应,并重点关注贵金属单原子掺杂团簇独特的催化反应性.单原子催化剂可最大限度地利用有限的贵金属.在化学反应方面,单原子催化剂具有特异的反应活性,选择性以及稳定性.本综述对气相团簇反应中报道的两个重要的贵金属单原子掺杂团簇的催化反应进行了详细介绍:(1)金原子掺杂的AuAl3O3-5+团簇为首次报道的可以利用分子氧催化氧化CO的团簇单原子催化剂,我们对Au原子起催化作用的本质原因进行了介绍:(2)铂原子掺杂的PtAl3O5-7-团簇能利用分子氧催化氧化CO,该研究提出了"电负性阶梯"效应来解释Pt原子催化的微观机理,且此效应有望对大部分贵金属适用.此外,本综述对CO催化氧化反应和CH4催化转化反应的研究现状以及尚未解决的问题进行了剖析.相比CO的催化氧化反应,科学家对CH4催化转化反应机理的认识还不够深入,还需要进一步实验研究,而团簇单原子催化剂有望在此领域有所突破.     

中性金-钒-氧团簇氧化一氧化碳研究

本文实验制备了中性AuVO_(2～4)团簇并研究了其与CO和O_2的反应.实验结果表明,团簇AuVO_4和AuVO_3与CO反应主要生成吸附产物,而团簇AuO_2可与O_2反应生成AuVO_4.密度泛函理论计算结果表明,团簇AuVO_4和AuVO_3可在较高温度条件下氧化CO生成CO_2,从而形成催化氧化循环:AuVO_4+CO■AuVO_3+CO_2,AuVO_3+CO■AuVO_2+CO_2,AuVO_2+O_2→AuVO_4.     

6-甲基-3-甲基丙烯酰氧乙基-3,4-2H-1,3-苯并噁嗪及其共聚物的合成

以6-甲基-3-羟乙基-3,4-2H-1,3-苯并噁嗪(MB-OH)和甲基丙烯酰氯为原料, 通过酯化反应合成了6-甲基-3-甲基丙烯酰氧乙基-3,4-2H-1,3-苯并噁嗪(MBEM). 采用自由基溶液聚合法, 以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂, 以甲苯为溶剂, 以MBEM与N-苯基马来酰亚胺(NPMI)为单体, 合成了6-甲基-3-甲基丙烯酰氧乙基-3,4-2H-1,3-苯并噁嗪-co-N-苯基马来酰亚胺共聚物[P(MBEM-co-NPMI)]. 分别对MB-OH, MBEM, P(MBEM-co-NPMI)进行加热固化, 得到相应的交联聚合物PMB-OH, PMBEM和P[P(MBEM-co-NPMI)]. 对其结构、分子量和热性能进行了表征. 结果表明, PMB-OH, PMBEM, P[P(MBEM-co-NPMI)]的最大损耗因子tanδ_max对应的玻璃化转变温度(T_g)分别为92, 129和181℃, 最大损耗模量G"_max对应的T_g分别为56, 91和156℃. 在N₂气氛围下, PMB-OH, PMBEM, P[P(MBEM-co-NPMI)]失重5%的温度分别为257, 244和260℃; 失重10%的温度分别为280, 266和284℃; 800℃的残炭率分别为23.2%, 17.8%和14.0%. 表明P[P(MBEM-co-NPMI)]具有优异的耐热性能.     

纤维素类芒属草本能源植物品质近红外光谱快速检测技术研究

我国生物质能源产业近年来得到快速发展,但对能源草的研究还处于初级阶段,如果能建立全面的能源植物木质素、纤维素、半纤维素的近红外预测模型数据库,将有助于优良品种的筛选、能源植物能用性能的评价及生物质能源产业在线控制。本研究采用傅里叶变换近红外光谱(FT-NIR)技术结合偏最小二乘法(PLSR)建立了荻、南荻、奇岗、芒四种芒属能源植物品质指标(纤维素,半纤维素,木质素和灰分)近红外预测模型,并在此基础上研究了样本粒度对模型的影响。研究结果表明：(1)四种芒属能源植物茎秆中纤维素,半纤维素和木质素含量误差均方根(RMSECV)分别为1.35％(R2=0.88),0.39%(R2=0.91)和0.35%(R2=0.80),叶片中纤维素,半纤维素和木质素含量误差均方根(RMSECV)分别为0.72%(R2=0.88),0.85%(R2=0.85)和0.44 (R2=0.87),所建的纤维素,半纤维素和木质素的近红外校准模型在预测未知样品含量时效果较好,但灰分含量预测效果不理想;(2)2和0.5 mm粒度样品所建近红外模型均满足样品检测精度要求,但考虑到时间和人工成本,建议在工厂对能源植物原料品质进行分析时,采用2 mm样品建模。     

PBL-TBL-CBL教学法在医学基础化学课程中的应用

选取医学基础化学课程中的2个章节,组织PBL-TBL-CBL组和LBL组进行教学实验,通过成绩考核、教师评价和问卷调查进行教学效果评价,探讨PBL-TBL-CBL整合模式在医学基础化学课程中理论和实验教学上的应用。通过对比分析,证实PBL-TBL-CBL整合模式教学可以充分调动学生的积极主动性,增强自学和团队合作能力,提高实验操作技能,准确掌握教学大纲要求的知识点,提升学生对化学学习的乐趣和自信。建议对基础化学的部分章节采用PBL-TBL-CBL整合模式教学,同时结合LBL传统教学共同来完成大纲要求的教学任务。     

电子束退火法制备Li-N共掺杂多晶ZnO薄膜

为研究电子束退火对Li-N共掺杂Zn O薄膜性能的影响,首先利用溶胶-凝胶旋涂法在p型Si(111)衬底上制备Li-N共掺杂的Zn O前驱膜,然后用电子束对前驱膜进行退火。退火时,电子束加速电压10 k V,退火时间5 min,聚焦束流123 m A,束流为0.7~1.9 m A,最后得到Li-N共掺杂的Zn O薄膜。XRD谱分析表明,当束流高于1.5 m A之后,薄膜为六方Zn O和立方Zn O的混合多晶薄膜,且有金属Zn生成,导致薄膜有较强的绿光发射。SEM图片分析显示,薄膜的晶粒尺寸随束流增加而增大,当束流高于1.5 m A后,晶粒尺寸变化不大,约为60 nm。光致发光(PL)谱和激光拉曼谱的分析结果证实Li、N元素已掺入Zn O晶格中,PL谱中观察到Li元素掺杂引起的紫光发射,拉曼散射光谱中观察到N替代O位的缺陷振动模式。     

释放毒素的浮游植物与浮游动物相互作用时滞模型分析

本文研究了浮游动物捕食延迟对浮游植物-浮游动物相互作用的整体动力学影响.首先,文章给出了系统解的正性与有界性;其次,分析了系统平衡点的存在性及稳定性.进一步,建立了当时滞经过阈值时的Hopf分支,模型中的功能反应函数是Tissietxi型的.本文通过分析方法和数值模拟方法得到了模型的定性行为.     

CuC3H-团簇阴离子与CO反应：H辅助的C-C偶联

本研究利用质谱和密度泛函理论计算研究了CuC₃H^-团簇阴离子与CO的反应. 实验结果指出CO与团簇CuC₃H^-中的C₃H^-部分偶联可生成唯一产物COC₃H^-. 此反应的活性和选择性远高于团簇CuC₃^-与CO的反应. 理论计算结果进一步明确了H辅助的C-C偶联反应.     

基于β-FeSi2的(Fe, M)Si2三元合金相形成规律

二元β-FeSi₂相是一种重要的窄带半导体型金属硅化物,研究了基于该二元相的三元合金的形成规律,以丰富其材料范围.首先,利用团簇线判据作为理论依据,选取一个团簇和一个连接原子构成的模型,添加不同的第三组元作为连接原子,设计了Fe₃Si₈M(M=B, Cr, Ni, Cu, Co, Al）系列合金成分,即用添加组元替代二元相中的Fe连接原子.然后,用真空吸铸和真空甩带方法制备合金棒以及薄带,以获得无成分偏析的均匀合 关键词： 2')" href="#">β-FeSi₂ 三元合金 团簇线     

离子注入合成β-FeSi2薄膜的显微结构

采用MEVVA源(MetalVaporVacuumArcIonSource)离子注入合成βFeSi2薄膜,用常规透射电镜和高分辨电镜研究了不同制备参数下βFeSi2薄膜的显微结构变化.研究结果表明:调整注入能量和剂量,可以得到厚度不同的βFeSi2表面层和埋入层.制备过程中生成的α,β,γ和CsCl型FeSi2相的相变顺序为γFeSi2→βFeSi2→αFeSi2,CsClFeSi2→βFeSi2→αFeSi2或βFeSi2→αFeSi2.当注入参数增加到60kV,4×1017ionscm2,就会导致非晶 关键词： β-FeSi2 半导体薄膜 金属硅化物 离子注入 透射电子显微镜