石墨烯:丰富多彩的完美二维晶体——2010年度诺贝尔物理学奖评述

2010年10月5日,瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布,将本年度的诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学的安德烈·盖姆(Andre Geim)和康斯坦汀·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)(见图1),以表彰他们在二维材料石墨烯方面的开创性实验研究.     

阳离子聚丙烯酰胺的聚合方法研究进展

论文评述和探讨了目前阳离子聚丙烯酰胺的几种常见的聚合方法,包括水溶液聚合、反相乳液聚合、分散聚合及光引发聚合,对各聚合方法的优缺点进行了比较,并且对各种方法的产业化进行了分析,提出了光引发聚合法的发展前景,认为有必要深入开展光引发聚合机理及相关技术研究。     

激发光谱法定量SDBS与HPAM二元复配体系

采用β-环糊精诱导十二烷基苯磺酸钠(SDBS)/聚丙烯酰胺(HPAM)复配体系,通过产生的激发光谱信号检测该复配体系中SDBS和HPAM的含量。考察了β-环糊精对SDBS与HPAM的诱导作用、SDBS与HPAM之间的干扰影响、溴水氧化HPAM时间、甲酸钠还原溴水时间等因素对二元复配体系定量的影响。结果表明,SDBS的最大诱导吸收波长为225 nm,溴水氧化HPAM的最佳时间为10 min,甲酸钠还原过量溴水的最佳时间为5～10 min。在水溶液体系中β-环糊精兼具显著提高复配体系中SDBS和HPAM的检测精度和定量抗干扰的作用,该方法的定量误差在2.0%以内。     

含1,8-萘酰亚胺单元的咔唑磺酰肼受体的合成及对阴离子的识别研究

设计合成了一个新型的含1,8-萘酰亚胺信号单元的咔唑磺酰肼类阴离子受体1,荧光和UV-vis光谱滴定实验表明,1在DMSO中能选择性识别具有重要生物学意义的F-,Ac O-和2 4H PO-;受体1与这些阴离子形成1∶1的配合物,且它们的结合常数均大于103 L?mol-1.有趣的是,在含水10%(V/V)的DMSO中1对F-表现出了专一性识别.DMSO-d6中的核磁滴定表明,在F-浓度较低时,受体1通过五重分子间氢键作用与其产生了有效结合.     

分散溶剂对PEMFC催化层中超薄Nafion离聚物质子传导的影响

质子交换膜燃料电池(PEMFC)商业化应用的瓶颈仍然是贵金属催化剂导致的成本问题。然而,目前对于催化层中纳米尺度全氟磺酸离聚物(以Nafion为代表)薄膜中质子传导的问题研究不足,无法完善三相界面的成型规律,进而指导催化层设计。在催化层浆料制备过程中,分散溶剂对Nafion的分散形态有直接影响,可能对催化层成型后附着在催化剂颗粒表面Nafion薄膜的微观结构有潜在影响,进而影响Nafion薄膜的质子传导能力。因此,在本文中利用分子自组装技术模拟催化层离聚物薄膜的聚集过程,于模型基底上制备厚度精确可控的纳米尺度Nafion薄膜,并通过微观测试表征技术探索并建立纳米尺度Nafion离聚物的微观结构模型,阐明分散溶剂对Nafion薄膜微观结构及质子传导的影响。研究发现Nafion薄膜在纳米尺度下的质子电导率比体相膜的质子电导率低一个数量级,使用介电常数较小的醇类溶剂可以使Nafion薄膜形成更有利于质子传导的微观结构,使Nafion薄膜的质子电导率得到提高。相关研究结果为优化PEMFC催化层结构,改善PEMFC催化层中质子传导问题提供给了依据。     

UIO-66热解ZrO2负载CoMoS对4-甲基酚的加氢脱氧性能

以金属有机骨架材料UIO-66热解制备了具有片层簇状结构ZrO₂.UIO-66热解条件影响CoMo S/ZrO₂的晶相、表面原子含量、形貌以及比表面积（可达117.7 m²/g）.随着热解温度升高,ZrO₂晶相呈现由四方相向单斜相的转化,表面Mo含量呈现先减小后增加的趋势,片层结构逐渐变短,而簇状结构则逐渐由蓬松变得致密,比表面积逐渐减小.热解温度为600℃时出现催化剂片层结构的坍塌聚集以及晶相的破坏.当UIO-66热解温度为500℃、热解时间为4 h时,CoMoS/ZrO₂明显出现单斜相,表面Mo原子含量较高,片层结构较均一,此催化剂在4-甲基酚加氢脱氧中显示出较高的活性和对甲苯的选择性,4-甲基酚转化率达100%,甲苯的选择性达82%.     

顺式六氢-1H-呋喃并[3,4-C]吡咯的合成

以N-（甲氧甲基）-N-（三甲基硅甲基）苄胺和马来酸二甲酯为原料通过环加成、氢化铝锂还原、T_SOH催化脱水、氢氧化钯/碳催化氢化脱苄基四步反应,设计并合成了一种含氮、氧的杂环化合物--顺式六氢-1H-呋喃并[3,4-C]吡咯,其结构经¹H NMR, ¹³ C NMR和MS（ESI）表征。      

非平衡溶剂化新理论在有机染料电子光谱中的应用

总结了非平衡溶剂化新理论和在量子化学软件Q-Chem中基于含时密度泛函理论(TD-DFT)实现溶剂效应下计算电子吸收和发射光谱的数值解方法.采用该方法计算了染料敏化太阳能电池(DSSCs)中三苯胺型有机染料■在真空和乙腈溶剂中的电子结构与光谱性质,研究发现,π共轭桥上碳碳双键的个数和溶剂效应会促进光电转换.     

基于配位键和次级作用力协同效应构建的两个Co (Ⅱ)/Cd (Ⅱ)配位超分子网络的结构及荧光性质

以3-羧基-1-（4-羧基苄基）吡啶溴酸盐（（H₂L） Br）分别与Co （Ⅱ）和Cd （Ⅱ）金属盐反应,制备了2个配合物[Co （L）₂（H₂O）₄]·2H₂O （1）和[Cd （L）2（H₂O）]·3H₂O （2）。晶体结构分析揭示配合物1是一个中性的单核配合物,其拥有丰富的并可作为超分子合成子的氢键和π-π作用力组分。对于1,单核的[Co （L）₂（H₂O）₄]实体首先通过氢键形成具有孔道结构的二维层,该二维层进一步通过π-π堆积作用形成三维的多孔配位超分子。配合物2具有一维的“之”字形链状结构,该链通过悬挂的L配体之间的π-π作用力形成一维梯形结构。该一维梯形链进一步通过梯形边之间存在的2种π-π堆积作用形成波浪状的二维层。二维层进一步通过8种类型的O—H…O氢键连接形成三维的超分子结构。根据拓扑的观点,配合物2中的一维链采取胶合板排列。此外,配合物2显示了强的紫外荧光发射,平均寿命为2.54 ns。     

基于数值原子轨道基组的第一性原理计算软件ABACUS

随着超级计算机硬件和数值算法迅速发展, 使得目前利用密度泛函理论研究上千个原子体系的电子能带和结构等性质变得可行. 数值原子轨道基组由于其基组较小和局域等特性, 可以很好地与电子结构计算中的线性标度算法等的新算法结合, 用来研究较大尺寸的物理体系. 本文详细介绍了一款中国科学技术大学量子信息重点 实验室自主开发的基于数值原子轨道基组的第一性原理计算软件 Atomic-orbital Based Ab-initio Computation at UStc. 大量的测试结果表明: 该软件具有很好的准确性和较高的并行效率, 可以用于包含1000个原子左右的系统的电子结构和原子结构的研究以及分子动力学模拟计算.