Surface‐enhanced Raman scattering from polystyrene on gold clusters

Surface‐enhanced Raman scattering (SERS) constitutes a spectroscopic method of rapidly growing importance, and polystyrene is a widely used compound of great industrial importance. In this work, SERS data were obtained from polystyrene samples prepared by vapor deposition of gold and plasma‐induced polymerization of styrene gas. A thorough examination of this data is presented. The relationships between sample preparation parameters, gold‐cluster morphology, and SERS intensity were elucidated. Using Wilson's notation, vibrations were assigned to all bands between 250 and 1750 cm⁻¹ in the ordinary Raman and SERS spectra of polystyrene. The correct assignment of these bands would be a significant achievement because they have been controversial in the literature for ∼30 years. Our assignments were made by reviewing the literature and comparing the assignments found there to spectral data acquired during this study; they were confirmed using density functional theory (DFT) calculations performed on the styrene monomer. The orientation of polystyrene's phenyl ring, relative to the gold surface, was determined. It has been suggested that reactions involving silver catalyze polystyrene degradation during SERS, but we found that silver is not necessary for the degradation to occur. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

SAPO-34分子筛合成中的主客体电荷平衡与硅分布(英文)

SAPO-34分子筛的硅磷酸铝组成与菱沸石笼结构孔道促进了甲醇高效转化为乙烯、丙烯(MTO)的反应,以其为催化剂的工业过程不断取得进步.然而,MTO反应过程中SAPO-34分子筛的迅速失活成为困扰该过程的重要问题.研究发现,反应中形成的多环芳烃阻塞了SAPO-34分子筛晶粒表面的笼结构孔道,甲醇分子难以向晶体内部扩散,致使分子筛在其活性中心未曾充分利用之前便己失活.为此,纳米晶粒SAPO-34的合成引起了人们的广泛兴趣,通过提高分子筛晶体的利用率有限地延长了催化剂的MTO反应寿命.但反应后催化剂的结焦量明显增加,说明引起SAPO-34结焦的因素不因晶粒的减小而受到抑制.我们曾研究了无硅A1P04-34分子筛的MTO反应,发现初始活性良好的催化剂在未结焦的情况下却因为活性中心的缺失而失活.显然,SAPO-34的MTO反应活性及其结焦均与其酸性密切相关,而酸性取决于其结构中的硅含量与硅分布.我们通过单晶结构解析获得了二乙胺(DEA)与哌嗪(PIPZ)导向合成SAPO-34的晶体结构,并从文献获得了四乙基氢氧化铵(TEAOH)、三乙胺(TEA)、吗啉(MOR)为模板剂合成SAPO-34的晶体结构.按照SAPO-34结构中菱沸石笼内形成的模板剂阳离子的电荷数(R)对不同模板剂导向合成的SAPO-34加以分类:TEAOH,TEA(R~+);DEA,MOR(2R~+);PIPZ(2R~(2+)).它们不因SAPO-34合成条件的变化而改变.依据分子筛骨架负电荷与SAPO-34菱沸石笼内模板剂阳离子正电荷平衡的原则(主客体电荷平衡),模板剂的类型决定SAPO-34骨架负电荷数,即引入硅形成的酸中心密度;酸中心的强度则取决于合成体系中硅的加入量.由此可以给出不同类型模板剂导向合成SAPO-34骨架中的最低硅含量(形成隔离硅原子).R~+型模板剂SiO_2/Al_2O_3为0.11;2R~+型模板剂为0.22;2R~(2+)型模板剂为0.44.合成体系中硅加入量的增加,会在SAPO-34骨架中形成"硅岛"结构.然而,我们的研究表明,"硅岛"的形成同样受到主客体电荷平衡原则的制约.通过结构分析发现,一个独立的"五硅岛"至少为6个相邻的菱沸石笼所分享,而每个"五硅岛"仅能形成3个负电荷.以R~+型模板剂导向合成的SAPO-34为例,需要6个骨架负电荷来平衡6个菱沸石笼中的R~+电荷,因此,除了"五硅岛"的3个负电荷,还要在这些笼骨架上形成3个"孤立"硅原子.该类模板剂导向合成SAPO-34,形成"五硅岛"的最低SiO_2/Al_2O_3摩尔比(硅含量)为0.45.进一步分析可知,在相邻的7个菱沸石笼之间可以分别形成"八硅岛"、"十一硅岛",而"十四硅岛"只能形成于相邻的10个菱沸石笼之间.同理,每种"硅岛"的形成都要伴随相应数目的"孤立"硅原子共同来平衡菱沸石笼内的R~+电荷.对于以2R~+型模板剂导向合成的SAPO-34,仍然是6个相邻的菱沸石笼分享"五硅岛",但是,每个菱沸石笼内的正电荷阳离子数增加了一倍,为满足主客体电荷平衡,需要形成更多"孤立"硅原子.由此可见,随着菱沸石笼内模板剂电荷数的增加,骨架的负电荷密度增大,给SAPO-34带来了更多酸中心,无论硅以"孤立"硅原子形式分布,还是形成"硅岛".同时,"硅岛"伴随"孤立"硅原子的共同存在也使我们理解了~(29)Si MAS NMR中的一个独特现象:在硅含量很高时形成了"硅岛",可是却存在着很强的属于"孤立"硅原子的谱峰.     

海岛城市收缩测度与动因—–舟山岱山岛案例

去工业化、郊区化、老龄化等冲击下的城市收缩现象在世界范围内爆发, 引起了城市规划、地理学和社会学各界的关注. 中国岛屿众多, 岛屿城镇的收缩认知及其成因分析对于实现国家海洋战略与海疆长治久安具有重要价值. 以中国舟山市岱山岛(辖高亭镇、东沙镇、岱西镇和岱东镇)为例, 运用统计方法分析人口、经济视阈城镇收缩现象, 解析动因及其机理. 研究发现 (1)岱山岛2006~2016年人口年均增长为-2.65%, 是典型的城镇隐性收缩; 经济核心指标(产业产值、人均GDP、建成区面积)持续正增长, 这与西方学界以城市衰退为判据的“收缩城市”存在本质差异; 与中国大陆城市收缩相比, 存在人口、经济变化率小等特征. (2)岱山岛城市收缩的二元特征集中体现在人口负增长与经济、土地利用快速正增长悖论, 经济增长与城市扩张受工农业结构调整和城市集中建设、国家政策影响深远, 工农业生产总值及其变化率对城市收缩正向影响最大, 工业生产总值及其变化率对城市收缩负向影响最大. (3)海岛城市收缩动力源于海岛人口与产业间的资源竞争, 海岛资源短缺导致产业与居民期望脱钩, 海岛的自身短板与高速发展的教育拉升了年轻人与家庭的就业期望.