物理化学中的热力学方法、拓展及应用

主要依托物理化学中的热力学基本原理,浅议热力学方法、简介化工热力学方法和工程热力学方法及应用等。热力学方法主要有循环法、特性函数法、变量变换法、标准状态法、平衡法及极值法、微元法等,并归纳了各种方法的特点、作用及意义。对于学生学习物理化学中的热力学,具有一定的指导意义,拓展了热力学的基本知识。     

基于3-氧醚乙酸-邻苯二酸和N-辅助配体的锌和镉配合物的合成、晶体结构及荧光性质

水热法合成得到2个配合物,{[Zn7(L)4(bpe)2(μ3-OH)2(H2O)8]·4H2O}n(1),和{[Cd3(L)2(bpy)2.5(H2O)]·5.5H2O}n(2)(H3L=3-(carboxymethoxy)benzene-1,2-dioic acid,bpe=1,2-bis(4-pyridyl)-ethene,bpy=4,4′-bipyridine),并采用元素分析、红外光谱、热重和X-射线单晶衍射对其结构进行表征。配合物1中,配体L3-和bpe连接[Zn5(μ3-OH)2]中心形成一维链,这样的链通过氢键连接成三维的超分子结构。配合物2呈现(3,3,6)连接的网状结构。此外,对配合物1和2的荧光性质进行了研究。     

微波辅助合成Ru(Ⅱ)配合物及其自组装多层膜

运用微波辅助合成技术制备得到对称性钌(Ⅱ)配合物,对该配合物进行了¹H NMR,ESI-MS和TG分析。该钌配合物两端对称的磷酸基团可通过共价键作用组装到纳米铟锡金属氧化物导电玻璃(Indium Tin Oxides,ITO)表面,使ITO表面呈现亲水性。利用锆离子作为桥梁成功组装了钌多层膜,并对该多层膜进行了循环伏安法(Cyclic Voltammetry,CV)及紫外-可见吸收光谱法(Ultraviolet-visible absorption spectrometry,UV-Vis)等光电化学分析,实验结果表明层层自组装过程中膜沉积均匀,在0.53V出现可逆的氧化还原峰,在300~600nm的紫外可见区域出现强且宽的吸收峰,表明该钌配合物具有优良的光电性能。     

基于5-(4-(2,6-二(2-吡嗪基)-4-吡啶基)苯氧基)间苯二甲酸的Mn(Ⅱ)和Ca(Ⅱ)配位聚合物的合成与晶体结构

采用对苯二甲酸为模板剂,溶剂热法合成了2个以5-(4-(2,6-二(2-吡嗪基)-4-吡啶基)苯氧基)间苯二甲酸(H₂L)为配体的金属-有机配位聚合物：{[MnL] ·0.5H₂O}_n (1),{[CaL(H₂O)₂]·H₂O}_n (2)。通过X-射线单晶衍射,元素分析和红外光谱进行了结构表征。结构分析表明,1具有(3,3)-连接的不同手性型二维层面结构,这些交替出现的单手性左旋型和右旋型二维平面通过配体的吡啶环与吡嗪环间π…π堆积作用构成了三维超分子结构;2是通过L^2-配体羧基桥连接相邻的Ca(Ⅱ)金属中心,形成一条平行于b轴方向的一维链结构。研究了配位聚合物的热稳定性和2的荧光性质。     

两种磺胺喹噁啉锌(Ⅱ)配合物的合成、晶体结构和荧光性质(英文)

以磺胺喹噁啉为配体合成了2种锌的配合物[Zn(L)2(phen)]·H2O(1)和{[Zn(L)2(bpy)]·2Et OH}n(2)(L=磺胺喹噁啉,phen=菲咯啉,bpy=4,4′-联吡啶)并对其进行了单晶X-射线衍射,粉末X-射线衍射,热重,元素分析,红外光谱,紫外光谱和荧光光谱测定。单晶X-射线分析表明化合物1是单核结构,属单斜晶系,P21/c空间群。化合物2是一维结构,属单斜晶系,C2/c空间群。热分析表明化合物1和2都有很高的热稳定性。     

钴( Ⅱ)与1,3-间苯咪唑及间苯二甲酸根构筑的两个配位聚合物的合成、晶体结构及性质

以间苯咪唑(1,3-bib)和间苯二甲酸(H2MPA)为配体,在温和的水热条件下,合成了Co( Ⅱ)的2个配位聚合物{[Co(1,3-bib)(MPA)(H2O)2]·H2O}n(1)和{[Co2(1,3-bib)2(MPA)2]·5H2O}n(2),分别用X-射线单晶衍射、元素分析、IR和热重等手段对它们进行了表征,结果表明,配位聚合物1为1D层状结构,属于正交晶系,Pnma空间群;配位聚合物2为双核2D结构,属于三斜晶系,P1空间群。在室温下研究了它们的光学性质。     

高容量咪唑型螯合树脂的制备及其对Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附性能

以氯甲基化交联聚苯乙烯树脂(CMCPS)为载体和大分子引发剂,1-乙烯基咪唑(VIM)为单体,溴化亚铜/2,2'-联吡啶为催化剂体系,采用表面引发原子转移自由基聚合技术(SI-ATRP),将1-乙烯基咪唑接枝到CMCPS树脂表面,制得新型咪唑型螯合树脂(VIM-CMCPS),并采用X射线光电子能谱、元素分析和扫描电镜对其进行表征。考察了该螯合树脂对Cd2+和Zn2+的吸附性能、动力学和热力学参数。该螯合树脂表面VIM接枝密度达1.008 mg/m2。结果表明,该树脂对Cd2+和Zn2+的吸附量随溶液初始浓度和温度的升高而增加,当p H值分别为3.6和2.4时,对Cd2+和Zn2+的吸附效果最佳,树脂的静态饱和吸附容量分别为653.1 mg/g和793.3 mg/g,Langmuir和Freundlich方程均呈现良好的拟合度。热力学平衡方程计算得ΔG0,ΔH=24.47 k J/mol,ΔS0,表明该吸附过程是自发、吸热、熵增加的过程。动力学研究表明,该过程符合准二级动力学模型。     

Au/ZnO/TiO_2复合薄膜的制备及光电转换性质

以含有Au和ZnO纳米颗粒的氢氧化钛溶胶作为成膜液,通过浸渍-提拉及灼烧处理在导电玻璃表面制备Au/ZnO/TiO2复合薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法对所得产物进行表征.结果表明,Au和ZnO纳米颗粒均匀地分布在多孔TiO2薄膜上,通过TiO2、ZnO和Au三组分的协同效应促进了光吸收和电荷分离,使Au/ZnO/TiO2复合薄膜具有较好的光电转换性质,可用作太阳能电池材料.     

界面扩张流变法研究C12mimBr对Gemini12-2-12在空气/水界面聚集行为的影响

采用界面扩张流变技术研究了季铵盐偶联表面活性剂C₁₂-(CH₂)₂-C₁₂·2Br (Gemini12-2-12)及其与离子液体表面活性剂溴化1-十二烷基-3-甲基咪唑(C₁₂mimBr)复配体系的动态界面张力、扩张流变性质和界面弛豫过程等, 探讨了C₁₂mimBr 对C₁₂mimBr/Gemini12-2-12 混合体系界面性质的影响及C₁₂mimBr 对Gemini12-2-12界面聚集行为影响的机制. 结果表明, 随着离子液体表面活性剂的不断引入, 体系界面吸附达到平衡所需的时间逐渐缩短, 扩张模量和相角明显降低, 界面吸附膜由粘弹性膜转变为近似纯弹性膜; 同时, 界面及其附近的弛豫过程也发生显著变化, 慢弛豫过程消失, 快弛豫过程占主导地位, 且离子液体浓度越高, 快弛豫的贡献越大. 这些界面性质的变化主要归因于离子液体表面活性剂C₁₂mimBr参与界面形成及两表面活性剂在界面竞争吸附的结果. 少量离子液体表面活性剂C₁₂mimBr 的加入可以填补疏松的Gemini12-2-12 界面上的空位, 形成混合界面吸附膜. 随着C₁₂mimBr 含量的增加, 嵌入界面的C₁₂mimBr 分子数不断增多, 导致界面上相互缠绕的Gemini12-2-12烷基链“解缠”, 在体相和界面分子扩散交换的过程中“解缠”的Gemini12-2-12分子从界面上解吸回到体相, 与此同时, C₁₂mimBr 分子相对较小的空间位阻及较强的疏水作用促使其优先扩散至界面进而取代Gemini12-2-12分子, 最终界面几乎完全被C₁₂mimBr分子所占据.     

气体节流膨胀过程的热力学分析

探讨气体节流膨胀过程中的熵(S)的变化,指出任何气体的节流膨胀都是熵增过程,并且是不可逆的。在此基础上,讨论和总结了节流膨胀过程的全部热力学特征。