关于副本交换分子动力学模拟复杂化学反应的研究

本文研究用温度副本交换分子动力学(T-REMD)和哈密顿副本交换分子动力学(H-REMD)方法模拟复杂化学反应的问题。使用具有不同活化能和反应能的简单置换反应模型,我们检验了上述两种方法用来预测反应平衡产物的效率和应用范围。T-REMD方法对具有适度活化能(约< 20 kcal·mol^-1)或者反应能量(< 3 kcal·mol^-1)的放热反应是有效的。由于在相空间的不完整采样,对于同时具有高活化能和反应能量的反应其模拟效率有严重障碍,并且对于吸热反应问题更为显着。另一方面,H-REMD对一系列具有不同活化能的反应能的模型表现出色,与T-REMD相比,H-REMD可以使用更少的副本获得优异的结果。     

混合配体构筑的Zn(Ⅱ)金属有机骨架化合物的合成、 结构与荧光性质

在水热条件下, 利用锌离子与2种有机配体合成出1个结构新颖的金属有机骨架化合物[Zn₂(BPDC)(IN)₂](H₂BPDC=4,4'-联苯二羧酸; HIN=异烟酸), 并通过单晶X射线衍射、 红外光谱、 热重分析和荧光光谱等对该化合物进行了表征. 结果表明, 该化合物结构中Zn离子与BPDC的羧基形成双核金属次级结构单元[Zn₂(—CO₂)₂(IN)₂], 相邻次级结构单元通过IN配离子连接形成[Zn₂(—CO₂)₂(IN)₂]_∞二维层面, 相邻的二维层通过BPDC相互连接形成具有三重互穿的简单格子拓扑结构. 该化合物表现出良好的荧光性质.     

PAN预氧丝环化程度的定量表征

应用恒温定长方法制备聚丙烯腈(PAN)预氧丝, 并测量该预氧丝长周期多层结构的小角X射线衍射谱. 解析图谱发现, 经不同预氧化时间所得预氧丝的长周期L均为11.7 nm; 当预氧时间从20 min增加到210 min, 预氧丝中环化结构相的体积分数X0/L从7.9％增加到86.5％. 而应用广角X射线衍射法测得同批的预氧丝试样环化指数AI值则小很多. 因此, 用X0/L定量表征预氧丝环化程度更为严格准确.     

α-SrMnO3电子结构的第一性原理研究

采用平面波赝势方法对钙钛矿型锰酸盐氧化合物α-SrMnO3的电子结构进行了第一性原理研究. 六方钙钛矿型结构α-SrMnO3化合物为磁性绝缘体, 磁基态对应于共面八面体及共顶点八面体间的磁性交换作用均为反铁磁性(AFM), 其禁带宽度为1.6 eV; 费米能级附近的Mn3d态与O2p态存在很强的杂化作用, 属于共价绝缘体, 这种强共价性使得Mn4+的自旋磁矩偏离理想值. 采用Noodleman的对称性破缺方法, 根据α-SrMnO3不同磁有序态的总能量拟合出α-SrMnO3中的自旋交换耦合常数. α-SrMnO3的局部微结构(Mn—O—Mn)决定了整个体系的特殊磁性交换作用. 共面及共顶点的八面体间均存在AFM交换作用, 并且共顶点八面体间的AFM作用比较强.     

新型锂离子电池正极材料Li0.86V0.8O2的水热合成及性质

采用两步反应制备了新型锂离子电池正极材料Li0.86V0.8O2. 该材料具有六方层状结构, 空间群为R3m. 研究了在水热条件下溶液的碱度对于钒酸锂盐形成的影响, 在低碱度的条件下, 前驱体V2O3和LiOH·H2O并未发生反应, 只有在碱度达到2.5 mol/L时, 才能形成单相的Li0.86V0.8O2材料. X射线光电子能谱分析发现, V2p的结合能位于516.4 和523.1 eV, 分别对应于四价钒离子的V2p3/2 和V2p1/2, 这说明在Li0.86V0.8O2中V离子主要价位为+4价. 在电流密度为7.4 mA/g的充放电中, Li0.86V0.8O2初始充电容量达到163 mA·h/g, 首次放电容量也能达到113 mA·h/g, 20次循环后放电容量仍然可以达到80 mA·h/g, 表现出较好的循环性能.     

功能性无机-晶态纳米纤维素复合材料的研究进展与展望

纤维素是自然界储藏量最大,可再生且可生物降解的生物高分子。晶态纳米纤维素是天然纤维素复合材料的结构支撑体,其多级孔道结构,手性液晶排列和活性羟基官能团赋予它优异的模板效应。本篇综述回顾了功能性无机-晶态纳米纤维素复合材料的研究进展。概述组装方法,侧重讨论静电纺丝法,细菌纤维素和纤维素气凝胶模板矿化法,凝胶-溶胶法,溶液浇铸法和静电层贴法的组装特点。扼要介绍了晶态纳米纤维素的形貌和晶体结构,提取方法,排列方式,化学修饰和溶剂等。天然复合材料的生物功能与其多级结构和多元组分的协同效应息息相关,文章以木质纤维素的刚性和海参表皮的化学感应性为例,浅谈晶态纳米纤维素微束的螺旋结构和纤维素复合体的多级结构在仿生组装功能性纤维素复合材料中的应用。最后,作者对晶态纳米纤维素在设计组装功能性复合材料领域的未来方向提出了一些设想,藉此综述抛砖引玉。     

以醚胺为模板剂合成含二价金属杂原子的开放骨架磷酸铝化合物M(Ⅱ)-CJ50

在水热体系中, 以2,2'-(乙烯二氧)双(乙胺)为模板剂, 合成了3种含二价金属杂原子的开放骨架磷酸铝化合物M(Ⅱ)-CJ50(|C₆H₁₇N₂O₂| [MAl₃P₄O₁₆], 其中M=Mg, Mn和Fe). 单晶及粉末X射线衍射分析表明, 这3种化合物与以咪唑为模板剂合成的含三价金属杂原子的M(Ⅲ)-CJ50具有相似的骨架拓扑结构. 二者的区别在于: 由于使用了还原性较强的醚胺作模板剂, M(Ⅱ)-CJ50结构中的金属杂原子具有比M(Ⅲ)-CJ50更低的氧化态; M(Ⅱ)-CJ50中的金属杂原子与1个醚胺模板剂分子中的2个醚氧原子形成双齿配位, 而M(Ⅲ)-CJ50中的金属杂原子则与2个咪唑模板剂分别形成单齿配位. 此外, 磁性测试结果表明, 由于金属杂原子的氧化态以及配体模板剂分子的差异, 导致M(Ⅱ)-CJ50中的过渡金属杂原子处于电子高自旋态, 而M(Ⅲ)-CJ50中的杂原子则处于低自旋态.     

图案化基底上液滴的挥发行为

采用液滴形状分析仪, 在线跟踪了液滴在图案化基底上的挥发过程. 结果表明, 与平滑基底结果相比, 图案化基底上的挥发过程明显不同. 首先, 接触角减小; 另外, 由于发生了Cassie态到Wenzel态转变, 所得接触直径在减小过程中产生了一个突然变大的阶段. 在该挥发过程中, 突起部分的面积分数扮演了十分重要的角色.     

稀土上转换发光材料标记抗体的制备及在免疫组化中的应用

采用微波辐射法合成了具有上转换发光特性的六方相纳米粒子NaGdF₄: Yb³⁺,Er³⁺(UCNPs), 其晶粒大小约为65 nm, 且粒子在980 nm的激发光下显示绿光(550 nm). 进一步在NaGdF₄: Yb³⁺,Er³⁺纳米晶的表面包覆了一层二氧化硅层, 进行氨基功能化后获得了表面共价结合氨基基团的粒径为70 nm的上转换发光纳米微球NaGdF₄: Yb³⁺,Er³⁺@SiO₂-NH₂(UCNPs@SiO₂-NH₂). 通过共价键将UCNPs@SiO₂-NH₂与多克隆抗体免疫球蛋白联接, 将标记后的多克隆抗体应用于传统的免疫组化检测子宫内膜腺细胞中基质金属蛋白酶组织抑制剂-4(TIMP-4)蛋白的表达. 结果表明, 微波合成的稀土上转换发光纳米材料形貌规则且粒径均一, 包覆硅壳后材料具有良好的分散性和水溶性, 荧光强度高且稳定, 在980 nm激发光下对生物组织无背景荧光, 可以很好地检测组织中蛋白质的表达.     

碳掺杂的二氧化钛纳米管的制备及其可见光催化性能

以尿素作为碳元素前驱体对TiO2纳米管进行掺杂,采用比表面积测定、X射线衍射、透射电子显微镜、能量色散X射线荧光光谱、X射线光电子能谱、固体漫反射紫外-可见吸收光谱和荧光光谱对产物进行了表征。 结果表明,以尿素作为前驱体可制备C掺杂的TiO2纳米管,C掺杂后,TiO2纳米管的可见光催化活性明显提高。 此外,研究了C掺杂量、煅烧温度、催化剂用量和pH值对TiO2纳米管光催化降解活性的影响,发现当C的掺杂量为5.3%、催化剂用量为1.5 g/L、溶液的pH值为5时,在其催化作用下,可见光光照3 h后罗丹明B的降解率可达到91%。