气体摩尔热容的拓展性教学

物质的摩尔热容是热量传递、熵增、焓变等计算中的重要参数之一。为让学生全面掌握摩尔热容的概念及其计算方法，以气体为例，基于文献调研，对理想气体、范德瓦尔斯气体、昂尼斯气体、雷德利克-邝气体的摩尔热容进行了系统化地归纳分析。利用热力学第一定律及热力学相关公式导出了改进型雷德利克-邝气体的摩尔热容。并对气体摩尔热容与物态方程的内在联系、摩尔定压热容与摩尔定体热容的差别进行了讨论与分析。这些研究结果对气体摩尔热容的拓展性教学及学生的创新性自学具有较好的参考价值。     

柔性双咪唑配体导向的Co(Ⅱ)⁃戊二酸金属有机骨架材料的合成、结构和性能

在水热条件下合成并表征了2例基于柔性配体构筑的Co(Ⅱ)-MOFs:{[Co(glu)(bimb)]·4H2O}n (1),[Co(glu)(bix)0.5]n (2)(H2glu=戊二酸;bimb=1,4-双(咪唑-1-基)-丁烷;bix=1,4-双(咪唑-1-基-亚甲基)-苯)。配合物1显示非穿插的(4,4)-菱形网格,通过层间氢键和π…π作用拓展为三维超分子结构。加热失水后1的结构不可逆地降解。配合物2呈现典型的柱-层状三维结构,其拓扑符号为41263,中心Co(Ⅱ)离子采用四方锥构型。此外,性质研究表明:配合物1在水溶液中对染料甲基橙具有显著的吸附活性,配合物2表现出弱的反铁磁行为。     

IRMOF-1衍生介孔ZnO微球催化合成低聚聚碳酸酯二醇

IRMOF-1是一种最经典的IRMOF系列材料,通过直接在空气中不同温度下热处理IRMOF-1得到三种ZnO催化剂,并采用XRD、SEM、BET、CO_2-TPD等分析技术对所得样品的晶体结构、表观形貌、孔结构、表面碱性进行了表征。结果显示,ZnO为球状结构,是一种典型的介孔材料,BET比表面积和孔径分别为49.7~62.2 m2/g和2.18~2.92 nm。研究了ZnO微球在碳酸二苯酯(DPC)与新戊二醇(NPG)酯交换合成低聚碳酸酯二醇(PCDL)反应中的催化性能。结果表明,500℃下得到的ZnO微球在DPC与NPG酯交换反应中表现出良好的催化活性。     

Fe-MILs系可见光响应复合材料在光诱导反应中的应用研究进展

能源危机和环境问题已成为人类社会面临和亟待解决的两个重大问题。光催化技术被认为是解决能源危机和环境问题有效方法之一。来瓦希尔骨架材料（MILs）是一类著名的金属骨架有机材料（MOFs）。Fe-MILs是MILs系列材料中一个重要的分支,其带隙宽度约为2.39 eV ~ 2.79 eV,能被可见光激发。然而,Fe-MILs存在光的利用率低、导电性差、光生电子-空穴复合快、光腐蚀等缺点。近年来,研究者们采用多种方法对Fe-MILs进行改性,制备了很多Fe-MILs衍生的可见光响应复合材料,并将这些材料成功用于光诱导反应。本文主要综述了近年来Fe-MILs衍生的可见光响应复合材料在水的分解、CO2还原、有机物转化、光催化固氮等多个领域的应用研究,并对Fe-MILs光催化剂的发展提出了建议。     

间隙原子对ZnNb2O6光电特性影响的第一性原理研究

基于密度泛函理论第一性原理，研究Zn、Nb、O间隙原子对ZnNb₂O₆体系光电特性的影响。分析显示：间隙原子对体系晶格畸变的影响与间隙原子几何尺寸有关。缺陷结构中，由于间隙原子电负性存在差异，也是产生晶格畸变的因素。光电特性分析显示：含有Zn、Nb间隙原子的体系表现为n型简并半导体。且Nb_i表现出较强的介电效应，主要与Nb的离子势与电离能有关。O_i表现为p型简并半导体，对光电效应贡献较小。结果表明Nb_i体系有良好的光电特性，在实际应用中具有较大潜力。     

以MOFs为前驱体的多孔金属氧化物催化剂研究进展

多孔金属氧化物具有高比表面积、大孔径、特殊的形貌和结构特性,广泛应用于催化、锂离子电池、太阳能电池、气敏传感器等领域。金属有机骨架材料(MOFs)是一类具有周期性网络结构的新型多孔晶体材料,在气体存储、气体分离、催化等领域具有重要的应用价值。近年来,以MOFs为前驱体制备多孔碳和多孔金属氧化物成为MOFs应用领域一个新的研究热点。本文主要综述了以MOFs为前驱体制备的多孔金属氧化物和多孔金属氧化物/碳复合物在CO氧化、催化产氢、异丁烷脱氢、环已烯氧化、醇直接氧化为酯、醛氧化酰胺化反应、光催化降解有机物和氧还原反应等方面的应用。     

金属离子导向的2,2'-联苯甲酸和1,4-二(1-苯并咪唑基甲基)苯构筑的配合物的合成、结构和性质

在溶剂热条件下合成并表征了2个基于2,2''-联苯甲酸（H₂dpa）和1,4-二（1-苯并咪唑基甲基）苯（bbix）的配位聚合物：[Cu₂（bbix）（dpa）₂（C₂H₅OH）₂]_n（1）,{[Cd（bbix）_0.5（dpa）]·0.5H₂O}_n（2）。两者均显示二维结构。1中含有Cu-dpa螺旋链,bbix进而将螺旋链连接形成以Cu（Ⅱ）离子为3-连节点的6³波浪状网格。而在配合物2中,dpa^2-与Cd（Ⅱ）形成四-元环和八-元环交替连接而成的带状一维链,并由bbix连接得到二维网格。此外,还研究了1和2的热稳定性以及室温下2的荧光性能。     

多组分连续流动高选择性合成(Z)-N-乙烯基环N,O-缩醛衍生物

本工作发展了一种三组分在连续流动技术下高效制备(Z)-N-乙烯基环N,O-缩醛衍生物的合成方法. 以廉价易得原料为反应起始物, 在连续流动技术下发生可控的串联环化反应, 反应经历一个独特的分子内重排过程形成C—O和 C—N键. 最终, 高选择、精准合成含氮、氧六元环和七元环杂环分子, 两步合成仅需50 min. 连续流动合成技术的运用避免了多组分反应中两组分反应不彻底和副反应等问题, 提供了一种高选择性组装多组分可替代的合成方法, 产率高达96%, 为化工原料高值转化利用提供借鉴.     

金属离子导向的2,2'-联苯甲酸和1,4-二(1-苯并咪唑基甲基)苯构筑的配合物的合成、结构和性质

在溶剂热条件下合成并表征了2个基于2,2''-联苯甲酸（H₂dpa）和1,4-二（1-苯并咪唑基甲基）苯（bbix）的配位聚合物：[Cu₂（bbix）（dpa）₂（C₂H₅OH）₂]_n（1）,{[Cd（bbix）_0.5（dpa）]·0.5H₂O}_n（2）。两者均显示二维结构。1中含有Cu-dpa螺旋链,bbix进而将螺旋链连接形成以Cu（Ⅱ）离子为3-连节点的6³波浪状网格。而在配合物2中,dpa^2-与Cd（Ⅱ）形成四元环和八元环交替连接而成的带状一维链,并由bbix连接得到二维网格。此外,还研究了1和2的热稳定性以及室温下2的荧光性能。     

ZnNb2-xTaxO6（x=0～2.0）材料电子结构与光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的赝势平面波第一性原理方法,理论研究了不同计量Ta掺入ZnNb2O6材料的光电特性。通过对ZnNb2-xTaxO6(x=0~2.0)材料键结构和态密度的计算,并结合带间电子跃迁分析了材料的介电函数、折射率、反射率以及吸收系数。计算结果显示:(1)ZnNb2-xTaxO6(x=0~2.0)为间接半导体,带隙随着Ta原子的掺入呈下降趋势(x=0,Eg=3.51eV;x=2,Eg=2.916eV),随着Ta掺入量的增加导带顶逐渐移向费米面。态密度主要由O2p、Zn3d、Nb4d、Ta5d轨道组成;(2)ZnNb2-xTaxO6(x=0~2.0)价电子态呈现为非对称,具有很强的局域性,对材料整体的电子结构和键特性有重要的影响;(3)介电函数的计算表明,ZnNb2-xTaxO6(x=0~2.0)材料各向异性,最大吸收峰在3.02×105cm-1附近,消光系数在带边表现出较强的吸收特性,进一步以带结构和态密度为出发点,探讨了电子带间跃迁的光电机理。该结果为研制高性能光电器件用新型功能材料提供了理论依据。