从反应机理探究酯化反应教学疑问

从酸催化酯化反应机理入手，阐释试剂添加方案及同位素示踪法相关疑问。通过文献调研，以反应机理探究教材及高考试题中相关酯化反应的教学疑问，理清某些中学师生对酯化反应的模糊认识。     

土壤样品中超痕量129I的无载体共沉淀分离及加速器质谱测定

环境样品中超微量129I的准确测定是天然129I地质定年和环境示踪应用的关键.本研究通过高温热解法分离土壤中的碘,并将其收集于碱性捕集液中,再利用AgI-AgCl共沉淀方法实现捕集液中碘的无载体分离:采用3 MV加速器质谱仪测量沉淀样品中129I/127I比值.通过优化分离和分析条件,高温热解过程中碘的分离效率达95%...     

液氘单次冲击压缩的QMC模拟研究

液氢在较宽压力与温度范围内具有复杂的物理特性,须从分子层面构建精确模型开展探索研究。利用电子-核耦合的CEIMC法模拟液氘单次冲击实验,分析了液氘冲击特性,当压力达50.3GPa时液氘具有最大压缩率4.48,在110GPa冲击压力附近未发现有压缩率急剧增大的迹象。选用合适的Al基板材料模型,建立了液氘单次压缩状态与实验条件间的关系,总结了单次冲击实验规律。得到的状态方程与现有动高压实验结果一致,也与经修正后的100GPa以上压力的Omega激光实验值吻合,说明采用基于共振价键理论的波函数后,CEIMC法可应用于液氘的冲击模拟。     

氢及其同位素宽区状态方程的核量子效应

应用大规模第一性原理分子动力学数值模拟方法,系统研究了氢及其同位素在极端条件下的分子解离规律及状态方程,并给出了参数化的解函数拟合公式。结合分子、原子流体量子振动的一阶修正,揭示了氢及其同位素的核量子效应,解析获得了氢、氘分子在温稠密区域分子解离规律的差别。由第一性原理状态方程给出了雨贡纽曲线,与气炮、化学炸药、磁驱动、高能激光等实验数据相符合,并详细讨论了由核量子效应导致的氢、氘雨贡纽曲线的同位素效应。     

气相色谱-燃烧-同位素比值质谱法分析氨基酸氮稳定同位素并初步评估水生生物体营养级

氨基酸稳定氮同位素(δ15 N)分析能准确有效地评估生物体的营养级以及氮在食物链中的流动.本研究优化了氨基酸氮同位素的分析方法:样品在酸性条件下水解后,释放出的蛋白质氨基酸经阳离子交换树脂纯化后,衍生为对应的N-新戊酞基,O-异丙醇(N-pivaloyl-isopropyl,NPP)酯,利用气相色谱-燃烧-同位素比值质谱仪(Gas chromatography-combustion-isotope ratio mass spectrometry,GC-C-IRMS)测定其δ15 N.经非极性气相色谱柱DB-5ms分离后,13种氨基酸NPP酯衍生物均可得到良好的基线分离.在样品量不低于20 ng N条件下,GC-C-IRMS方法的精密度优于1‰,测得的δ15 N值与EA-IRMS法测得的δ15 N值没有明显差异.阳离子树脂纯化前后各氨基酸δ15 N值差异低于1‰,表明没有产生明显的同位素分馏.采用本方法成功地估算了阿哈湖生态系统中常见水生生物的营养级,可作为研究氨基酸代谢以及生态系统特征的新方法.     

溴染料敏化担载Pt石墨烯催化可见光制氢、氘和氦

3He是理想的核聚变燃料,但是地球上3He的储量十分有限,大约只有500 kg.我们报道了在可见光光照条件下,溴染料敏化担载Pt石墨烯催化水还原为氢气过程中伴生少量氘和氦的实验现象.结果表明在温和条件下自水中的质子生产氘和氦的是可能的.     

高温Shilov甲烷转化反应的机理和反应动力学研究

传统的Shilov反应是以PtCl2作为催化剂在水溶液中实现甲烷转化的,该反应的条件温和,在低至80°C时即可将甲烷中非常稳定的C–H键活化.然而,如果将反应温度提高达100°C以上,催化剂Pt(II)则非常容易发生歧化反应转化为Pt(0)或者Pt(IV),其中Pt(0)将会以沉淀的形式存在于反应溶液中.所以该反应只能在较低的温度进行, Shilov体系也只能得到较低的甲烷转化率,因此如何避免高温时催化剂因沉淀失活成为了提高反应转化率的研究重点.本文重点考察了高温条件下Shilov体系的反应机理和反应动力学,从而寻求提高催化体系活性和稳定性的途径.我们在特殊设计的金管反应器中进行了一系列的H/D置换实验,通过GC根据产物不同的分子量来分析检测.实验中,利用特殊设计的金管反应器可将反应压力增加到25.5 MPa,此时甲烷的溶解度与常温条件下(~60°C)相比可被提高1000倍以上,因此甲烷的转化率大大提高.在高温(~200°C)条件下的Shilov体系的水溶液中添加了CD3COOD, F3COOD, D2SO4, DCl和一系列阳离子为[1mim]+的离子液体来考察它们对催化剂沉淀的抑制作用,结果发现,在140°C时添加30%CD3COOD可在少量催化剂存在的条件下就能够明显促进H/D交换,与Shilov的结论吻合.这可能是由于CD3COO基团的螯合作用造成的,但将反应温度升到150°C时则不可避免的生成了Pt(0)沉淀.而F3COOD却在较多催化剂的条件下仍未表现出明显作用,可能是因为F较强的亲电子性使得F3COO基团的螯合作用变弱所致.在140°C时, D2SO4和DCl均能有效抑制Pt(0)沉淀的生成,尤其是DCl,在185°C反应24 h后仍能够稳定水溶液中的Pt基催化剂,但是在该条件下D2SO4却并没有作用.我们还发现, Cl–的浓度与沉淀的抑制直接相关,浓度越高对Pt基催化剂的稳定作用越强,但质子浓度的增加则对沉淀现象没有太大影响,我们推断原因是大量的Cl-能够在[PtCl6]2–的共同作用下将Pt(0)重新转化为了[PtCl6]2–.在140°C进行反应时,各类离子液体的添加能够使Pt(0)沉淀得到抑制,但是对H/D交换率却没有影响,可能是因为离子液体与Pt基催化剂螯合形成了Pt-离子液复合物而削弱了催化活性.在此基础上,我们特别考察了Cl–浓度对催化剂沉淀的影响,发现在200°C时将Cl-浓度提高到一定程度,就能够完全抑制Pt(0)的生成,但Pt基催化剂的活性也会被同时削弱.由于高压金管反应器的应用和高浓度Cl–的添加,使得甲烷的转化率达到90%以上,因此,我们设计了H/D同位素交换实验来考察反应的活性和选择性,从而针对高温Shilov体系的反应动力学进行研究.反应在200°C时进行,催化剂为K2PtCl4,反应介质为30% CD3COOD和DCl的水溶液,实验产物中检测到了CH3D, CH2D2, CHD3和CD4四种甲烷的多重氘代同位素体,说明了交换反应中有多个C–H键被活化.在此基础上,为了对甲烷活化过程进行全面描述,我们建立了涵盖所有连锁反应在内的综合反应网络,其中包含了H/D交换过程中涉及到的一系列平行的一级反应,基于实验数据通过阿伦尼乌斯方程计算得到了全部反应的频率因子、活化能和化学计量系数等反应动力学参数.结果证明,由于甲烷中所有的C–H键均相同,因此多重氘代产物的生成在甲烷转化过程中是不可避免的.其中,甲烷的单一氘代反应活化能为29.9 kcal/mol,双重氘代反应活化能为29.8 kcal/mol,两者十分相近,因此甲烷活化后的单一氘代产物的选择性最高不会超过50%.     

尿样中铀同位素的ICP-MS快速测量技术研究

核事故状态下的应急处理,要求对环境介质中的放射性核素进行快速分析。尿样中铀同位素测量作为内照射剂量评价的主要手段,其分析效率越高,则对核事故中涉铀人员的安全救治越及时、有效。而尿样中其它无机离子是铀含量的106倍,导致ICP-MS测量过程中尿盐堵塞进样毛细管。为降低样品的含盐量并获得较好的检测结果,本文对样品预处理过程进行优化。采用先加热氧化去除有机物,再进行1～10倍稀释后测试样品的铀同位素丰度及浓度。结果表明：将25 mL样品稀释至100 mL后效果最佳,分析方法不确定度为5.4 %,回收率95 %~105 %。     

同位素稀释-气相色谱-质谱法测定方便面调味料中DEHA和16种PAEs类增塑剂

建立了测定方便面调味料中己二酸二(2-乙基己基)酯(DEHA)和16种邻苯二甲酸酯(PAEs)类增塑剂的同位素稀释-气相色谱-质谱方法。方便面固体调味料样品(包括固体调味粉,脱水食物包)、调味酱包样品分别用乙腈和正己烷饱和的乙腈提取,提取液经SILICA/CARB柱净化后,采用同位素稀释的GC-MS法定性定量。DEHA和16种PAEs经内标校正后的线性R2≥0.9990,线性范围为0.02~1.0 mg/L,方法的定量限为0.1 mg/kg,内标相对回收率83.6%~119.1%,RSD≤10%。方法有效地解决了由于样品中含有色素和油脂而造成的GC-MS基质效应增强的问题。     

H_2、D_2及H_2/D_2混合气体受激拉曼特性研究EI北大核心CSCD

受激拉曼散射是扩展激光波长的重要方法,但是气体中非线性光学过程对受激拉曼光的影响非常复杂,实验研究受激拉曼光与气体气压及拉曼池耦合透镜焦距的关系是实际应用受激拉曼光的重要手段。设计了受激拉曼实验装置及其测量系统,采用Nd：YAG激光器的四倍频激光266 nm作为抽运源,活性气体（H2、D2及H2/D2混合气体）分别被密封在长为100 cm的拉曼管中,输出的拉曼激光由棱镜分光后用能量计采集保存用以研究拉曼散射特性。给出了H2、D2及H2/D2混合气体的各级Stokes和反Stokes受激拉曼激光能量与气体气压及透镜焦距的关系。获得了217.84--447.15 nm之间的12条激光谱线,有效地扩展了拉曼激光的应用范围。研究结果对气体受激拉曼光的实际应用具有十分重要的价值。