透射电镜三维重构确定杂化嵌段共聚物两相空间分布

多金属氧酸盐(POM)簇-聚合物杂化物是一类兼有无机材料催化性能和聚合物可加工性的,具有优异应用前景的杂化材料。POM簇-聚合物杂化物中两相的空间分布对材料的性能有至关重要的影响。但该材料纳米尺度的3D两相空间形貌和结构无法用常规的透射电镜观察和表征。本文利用透射电镜的三维重构技术,选择合适的参数和方法进行二维图像的采集、图像匹配对中及重构,并完成立体模型的构建,从而通过构建的模型对三种杂化共聚物的两相空间分布进行了确认和分析。     

过渡元素掺杂Fe_3O_4(001)表面磁电性能的理论研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算Fe_3O_4,Fe_3O_4(001)表面以及过渡元素掺杂表面的电子结构和磁性。结果表明Fe_3O_4的半金属性主要来源于B位Fe离子,并且Fe的3d轨道发生强烈自旋极化;比较(001)表面不同终端A和B终端的表面能和电子结构,得出两种终端稳定性存在差异且A终端较稳定同时表现半金属性;由过渡元素V、Cr、Mn、Co、Cu和Zn取代Fe_3O_4(001)表面A终端A位Fe进行掺杂,形成的6种新表面结构都保持了半金属性。对比它们的表面能和磁矩,Mn掺杂的表面结构最稳定并且磁矩明显增大。     

基于N,C螯合π共轭骨架的四配位有机硼化合物及其光电应用

具有N,C-螯合π共轭骨架的四配位有机硼化合物,其分子内存在的B-N配位作用使分子骨架趋于平面,π共轭性增强,使这类化合物具有较高的电化学和热学稳定性、优异的发光性能和强的电子亲和势,成为非常有发展前景的新型光电材料,已在有机发光二极管(OLEDs)、有机场效应晶体管(OTFTs)、有机太阳能电池、传感等方面进行了广泛研究。在本文中,我们主要介绍了N,C-螯合四配位有机硼化合物的合成方法及其在电子传输材料、发光材料、光致变色材料及有机太阳能电池材料中的应用研究。     

锂离子电池LiTi_(0.25)Fe_(0.75)SO_4F正极材料的电子结构

采用密度泛函理论平面波赝势的方法,计算了LiFeSO_4F和LiTi_(0.25)Fe_(0.75)SO_4F正极材料的电子结构。计算结果表明:当锂嵌入材料后,S、O和F的原子布居变化较小,电子主要填充在过渡金属的3d轨道,导致过渡金属被还原,成为电化学反应的活性中心。在嵌锂态中,锂和氧(氟)之间形成了离子键,而过渡金属(Ti和Fe)与氧(氟)之间则形成了共价键,S-O键的共价性最强。态密度的计算结果则表明:Ti和Fe均保持高自旋排列结构;LiFeSO_4F的两个自旋通道的带隙分别为2.88和2.29 e V,其导电性很差;Ti掺杂使体系的带隙消失,显著地提高了正极材料的导电性;LiTi_(0.25)Fe_(0.75)SO_4F系统中Ti-O和Ti-F键均比纯相中的Fe-O和Fe-F键的共价性更强,因此Ti掺杂材料具有更好的结构稳定性。     

气相色谱-微池电子捕获检测法同时检测饮用水中多种有机污染物

本文建立了气相色谱-微池电子捕获检测法(GC-μECD),同时测定生活饮用水中百菌清、七氯、滴滴涕、六六六、林丹、六氯丁二烯、溴氰菊酯、1,1-二-氯苯、1,2-二氯苯、三氯苯、六氯苯11种有机氯,马拉硫磷、对硫磷、甲基对硫磷、毒死蜱、乐果、敌敌畏6种有机磷,以及硝基苯、2,4,6-三硝基甲苯、1,3-二硝基苯、邻,间,对硝基氯苯、2,4-二硝基氯苯,2,4-二硝基甲苯6种硝基苯类有机物的分析方法.样品经萃取后,采用OV-1701色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25μtm)程序升温进行分离,用微池电子捕获检测器(μECD)进行检测,通过保留时间定性,外标法定量.结果表明该方法分离效果好,灵敏度高,选择性强,简便、快速、准确,能够满足同时测定生活饮用水中上述23种有机化合物的需要.     

单原子催化剂的制备、表征及催化性能

单原子催化剂(SACs)是指金属以单原子形式均匀分散在载体上形成的具有优异催化性能的催化剂.与传统载体型催化剂相比,SACs具有活性高、选择性好及贵金属利用率高等优点,在氧化反应、加氢反应、水煤气变换、光催化制氢以及电化学催化等领域都具有广泛应用,是目前催化领域的研究热点之一.常见的SACs制备方法有共沉淀法、浸渍法、置换反应法、原子层沉积法以及反奥斯瓦尔德熟化法等.实验及理论研究表明,单原子催化剂高的活性和选择性可归因于活性金属原子和载体之间的相互作用及由此引起的电子结构改变.载体是影响单原子催化剂性能的重要因素之一.目前常用的SACs载体有金属氧化物、二维材料和金属纳米团簇等,本文着重综述了这三种负载型SACs的制备、表征、催化性能及催化机理,并概述了SACs未来可能的发展方向和应用.研究表明,共沉淀法、湿浸渍法和反奥斯瓦尔德熟化法等方法可用来制备氧化物负载的SACs.高角环形暗场像-扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)表明金属是以单原子形式均匀分散在载体上,近边X射线吸收精细结构(XANES)结果表明金属原子与载体之间存在着强相互作用.实验和理论研究均表明该类催化剂在CO氧化反应、水煤气转化及乙炔加氢生成乙烯等反应中具有高的催化活性和稳定性.采用化学气相沉积法和原子层沉积法等方法可以将金属原子稳定地负载在具有缺陷活性位点的石墨烯、MXene及六方氮化硼等二维材料上并相应制备出SACs.X射线吸收精细结构谱(EXAFS)和XANES分析表明样品中金属以单原子形式存在,而且金属原子与载体之间也存在着强相互作用,理论计算表明金属原子与二维载体之间的电荷转移是SACs活性高的主要原因.置换反应法和连续还原法是制备溶胶型SACs的有效方法,其中置换反应法可将活性金属原子原位组装在金属模板团簇的顶点位置,连续还原法可将活性原子负载于金属模板团簇的表面.DFT计算表明活性原子和金属模板团簇之间存在电荷转移效应,这是溶胶型SACs具有非常高的催化活性的主要原因.SACs下一步的研究方向可能是:(1)研究开发新型SACs,尽可能提高催化剂中活性金属原子的含量;(2)深入研究SACs的结构、活性以及催化机理之间的关系;(3)尝试将SACs大规模应用于工业催化.     

柱前衍生-气相色谱-电子捕获法同时检测水体中的9种全氟羧酸

建立了柱前衍生-气相色谱-电子捕获(GC-ECD)法同时测定水中PFBA、PFPeA、PFHxA、PFHpA,PFOA,PFNA,PFDA,PFUnA及PFDoA等(全称见正文)9种全氟羧酸(Perfluorinated carboxylic acids,PFCAs).使用2,4-二氟苯胺(2,4-Difluoroaniline,2,4-DFA)为衍生剂,N,N'-二环己基碳二亚胺(N,N'-Dicy-clohexylcarbodiimide,DCC)为脱水剂,与PFCAs形成酰胺衍生产物,衍生产物通过TR-5毛细管色谱柱分离,并以ECD检测器进行检测.对全氟羧酸衍生化过程中2,4-DFA和DCC用量、衍生反应溶剂、反应温度、反应时间等条件进行了优化,得出最佳衍生化条件.结果表明,在最优实验条件下,9种PFCAs衍生产物的线性相关系数＞0.99,检出限为0.62～ 1.38 μg/L,相对标准偏差RSD为1.3％～7.5％.应用本方法对城市污水中全氟类羧酸进行了分析,城市污水中存在以PFPeA、PFHpA和PFOA为主的痕量PFCAs化合物,实际样品的加标回收率在84.4％ ～ 120.9％之间.本方法稳定、可靠、成本低,能够满足水样中多种全氟羧酸的同时检测的要求,可为水体中全氟化合物的污染评价提供技术支持.     

席夫碱Cu(Ⅱ)络合物的超分子螺旋手性及其手性光谱

本文通过不同的手性二胺(pn=1,2-丙二胺、chxn=1,2-环己二胺、dpen=1,2-二苯基乙二胺)与脱氢乙酸(dha)缩合,获得了N_2O_2型手性席夫碱配体(dha-en),进而合成了相应的三对手性席夫碱Cu(Ⅱ)络合物([Cu(dha-R/S-pn)](1a和1b)、[Cu(dha-R,R/S,S-chxn)](2a和2b)、[Cu(dha-R,R/S,S-dpen)](3a和3b),对其进行的固体和溶液电子圆二色(ECD)及溶液振动圆二色(VCD)光谱测试表明,这些化合物在固体和溶液状态下的金属中心的主要配位模式和绝对构型基本一致。此外,通过单晶结构分析发现:对于络合物2a/2b以及3a/3b,中心金属Cu(Ⅱ)除了与手性dha-en四齿配位外,还与相邻分子内酯环上的羰基发生弱的轴向配位形成一维超分子螺旋链,即实现了配位键构筑的席夫碱络合物的手性超分子自组装。本文对两对手性络合物2a/2b以及3a/3b的手性结构基元及其与超分子螺旋之间的关系进行了讨论。将本文所获实验VCD光谱数据与文献报道的相关数据进行比对分析,可以相互印证,并呈现一定的绝对构型关联规律且具有手性配位立体化学结构的指纹特征。     

普适的基于能量的分块局域激发态聚类算法

在普适的基于能量的分块(GEBF)方法的框架下, 大体系的局域激发(LE)能可通过一系列活性子体系激发能的线性组合近似得到, 从而有效降低了计算的时间标度. 然而, 在体系的局域激发具有多个激发态的情形下, 如何有效识别所有活性子体系的激发特征并将其组合是一个挑战. 提出了一种基于局域激发态聚类的算法. 该方案基于空穴-电子分析和基于密度的聚类(DBSCAN)机器学习算法, 可以自动地聚合不同子体系中最相似的激发态并组合得到相应的局域激发态能量或激发能. 结合该算法改进的LE-GEBF方法在荧光分子衍生物、 荧光染料-水团簇及绿色荧光蛋白模型体系的计算中均获得了令人满意的结果. 该算法有望大大提升LE-GEBF方法在计算局域激发时的稳定性和准确性, 并可以有效处理吸收光谱具有多重峰的大体系.