铱基催化剂在酸性析氧反应中的研究进展

降低对化石能源依赖,实现无碳能源需要构建以可再生能源(如太阳能、风能等)为主体的能源框架.氢气是无碳能源框架下的一种较为理想的能源载体,而电解水制氢技术能够有效制备环境友好的高纯氢气.其中,质子交换膜基(PEM)电解水技术相较碱性电解技术能够实现更高的质子导电性、电解效率、响应速度以及产物气体分离能力,展现出较高的应用价值.然而,由于PEM电解技术工作环境为高腐蚀性的强酸条件,极大限制了催化材料的选择范围.同时,由于PEM电解池的阳极端析氧反应效率远远低于阴极端析氢反应,因此析氧反应作为瓶颈反应决定了PEM电解池的总体工作效率.由于其催化条件同时具有强酸性和强氧化性,目前只有铱基催化剂能够保持较长时间催化活性.二氧化铱(IrO₂)是PEM电解水技术商用析氧催化剂.然而由于铱元素在地球上储量极低(0.001 ppm),因此铱基催化剂的使用严重限制了PEM电解池的大规模应用.为发展PEM电解技术,亟需研制出高活性、高稳定性的新型低铱催化剂来替代IrO₂.本文首先总结了酸性析氧反应的催化机理,并给出了衡量材料催化性能的普适方法.其次,总结了多个课题组利用原位表征技术获得的晶化IrO₂以及无定形IrO_x在不同催化条件下的结构变化,以期了解材料的共性催化特征及影响结构变化的可能因素.再次,进一步重点描述了三类常见低铱催化剂,包括异原子掺杂IrO₂(IrO_x)基催化剂、钙钛矿型铱基催化剂及烧绿石型铱基催化剂,并尝试关联材料结构特征与催化本征性能.最后,介绍了该领域尚未解决的问题与挑战,以期在酸性析氧反应条件下进一步平衡催化材料的催化活性和催化稳定性.     

廉价金属铁、钴、锰配合物催化的加氢/脱氢反应研究进展

催化加氢和脱氢反应是现代化学工业的发展核心。从毫克级有机化学反应探索到吨级化学品的生产,均存在催化加氢和脱氢反应的广泛应用。长期以来,贵金属催化剂是实现含氮及含氧化合物催化加氢和脱氢反应的关键所在。从绿色环保及可持续发展的角度出发,近年来廉价金属催化的加氢和脱氢反应取得了重要的研究进展,本文主要介绍在非贵金属催化的加氢和脱氢转化研究中取得的重要进展。     

Edge-and strain-induced band bending in bilayer-monolayer Pb_2Se_3 heterostructures

By using scanning tunneling microscope/microscopy(STM/STS), we reveal the detailed electronic structures around the sharp edges and strained terraces of lateral monolayer-bilayer Pd₂Se₃ heterostructures. We find that the edges of such heterostructures are well-defined zigzag type. Band bending and alignment are observed across the zigzag edge, forming a monolayer-bilayer heterojunction. In addition, an n-type band bending is induced by strain on a confined bilayer Pd₂Se₃ terrace. These results provide effective toolsets to tune the band structures in Pd₂Se₃-based heterostructures and devices.     

新型含取代吡啶结构的吡唑酰胺类化合物的合成与生物活性研究

为了从吡唑酰胺类化合物中寻找新的活性物质,采用活性基团拼接原理,设计并合成了一系列未见文献报道的新型含取代吡啶结构的吡唑酰胺类衍生物.初步的生物活性测定结果显示,部分目标化合物表现出较好的杀虫活性.在测试浓度为500μg/m L时,10个化合物对粘虫的杀死率可达60%~100%,1个化合物对蚜虫的杀死率为100%.当测试浓度降至100μg/m L时,2个化合物对粘虫的杀死率可达70%~100%,高于对照药唑虫酰胺的防效.此外,当测试浓度降至20μg/m L时,1个化合物对粘虫的杀死率为50%.     

丙烯／α－烯烃共聚物的结晶行为及临界结晶序列长度研究

丙烯／α－烯烃共聚物的结晶行为及临界结晶序列长度研究陈辉，王建国，张学全，庞德仁，黄葆同（中国科学院长春应用化学研究所，长春，１３００２２）关键词丙烯／α－烯烃共聚物，结晶行为，临界结晶序列长度聚丙烯（ＰＰ）是最重要的通用塑料之一，但其低温抗冲性能差...     

BGO晶体生长固液边界层结构的微区研究

研究了BGO晶体固/液边界层及其两侧晶体和熔体的高温拉曼光谱,分析了BGO晶体生长固/液边界层以及边界层两侧晶体和熔体的结构特征.结果显示,桥氧键Bi-O-Ge和O-Bi-O在晶体和边界层中都存在,而在熔体中消失.说明[GeO4]和[BiO6]结构基团在晶体及边界层中都存在,边界层中的结构已接近晶体结构;但在熔体中[GeO4]结构基团和Bi3+却是两种独立的存在,长程有序的晶体结构消失.并首次报道了BGO晶体固/液边界层的厚度约为50μm.     

二元碱金属硅酸盐精细结构和拉曼光谱的从头计算研究

应用量子化学从头计算方法研究了二元碱金属硅酸盐的精细结构,对典型的系列二元碱金属硅酸盐离子簇模型采用6-31G(d)基组和闭壳层Hartree-Fock(RHF)方法优化构型,并计算了二元碱金属硅酸盐的拉曼光谱,采用硅氧四面体应力指数这一精细结构参数分析和讨论了计算得到的非桥氧高频区对称伸缩振动频率和其拉曼光学活性,以及不同阳离子对该拉曼光学活性的影响。研究表明,二元碱金属硅酸盐非桥氧高频区对称伸缩振动频率与其精细结构密切相关,而且与Q₃相连的Q₄会对该Q₃的拉曼光学活性表现出增强作用。这说明二元碱金属硅酸盐的拉曼散射等性质主要依赖于其精细结构而非其初级结构单元-硅氧四面体。研究还表明,半径较大的阳离子有利于增强离子簇的拉曼光学活性,但对于小的离子簇,过多的电荷迁移反而会起到抑制作用。     

钠磷酸盐精细结构的拉曼光谱解析

构建了钠磷酸盐精细结构团簇,应用量子化学从头计算方法,采用闭壳层Hatree-Fock(RHF)方法和6-31G(d, p)基组优化构型,进行了拉曼光谱的模拟计算。引入SIT应力指数标识磷酸盐局部微观精细结构,讨论和分析了磷酸盐在高频区的非桥氧对称伸缩振动的特征谱峰。结果表明SIT值与相应结构特征谱峰的拉曼位移呈良好相关性。采用高温拉曼光谱仪测定了Na₅P₃O₁₀固态及熔体的变温拉曼光谱,观察到了Na₅P₃O₁₀在873～1 073 K间的相变。Na₅P₃O₁₀晶体的微结构单元为Q2₁与Q11₂, 其理论含量比例为2∶1。随着温度升高,Na₅P₃O₁₀的主要峰包中心向低频移动,熔融后体系中出现了Q₀,Q1₁,Q2₁,Q11₂,Q12₂,Q22₂等多种精细结构单元,导致其拉曼光谱的展宽与不对称性的出现。这些概念的建立和运用为磷酸盐熔体及玻璃的拉曼光谱的定量分析奠定了基础。     

有机/无机复合载体负载茂金属催化剂的制备和乙烯聚合

苯乙烯/丙烯酰胺共聚物;SiO2载体;有机/无机复合载体负载茂金属催化剂的制备和乙烯聚合