Sc,Ti,V修饰B/N掺杂单缺陷石墨烯的储氢研究

3d过渡金属修饰是改善石墨烯储氢性能的最有效途径, 但仍存在金属团聚和H₂解离导致难以脱附的问题. 提出了B/N掺杂单缺陷石墨烯(BMG/NMG)的策略来避免以上两个问题. 密度泛函理论计算结果表明, N掺杂可以使Sc, Ti, V与石墨烯的结合能提高3~4倍, B掺杂可以将Sc与石墨烯的结合能提高3倍. Sc/BMG和Sc/NMG吸附的第一个H₂不会解离. Sc/BMG中Sc吸附5个H₂, 平均氢分子结合能为-0.18～-0.43 eV, 并且可以通过在同侧锚定多个Sc原子形成Sc/C₃B₂五元环增加H₂吸附位点. Sc/NMG中每个Sc吸附6个H₂, 平均氢分子结合能为-0.17～-0.29 eV, 还可以通过在异侧修饰形成Sc/N₃/Sc单元进一步提高储氢能力. 研究结果将为设计基于3d过渡金属修饰碳材料的储氢材料提供理论基础.     

基于铜金属有机配合物的热活化延迟荧光材料

具有热活化延迟荧光(thermally activated delayed fluorescence, TADF)特性的配合物可以同时利用单重态和三重态激子,因此发光量子效率较高,近年来受到广大科研工作者的关注。特别是铜金属有机配合物,最低单重态和最低三重态的能量差较小,又可以通过不同配体或取代基进行调节,所以具有较好TADF性能。本文根据配位原子的类型,汇总和分析了近5年具有TADF性质的铜配合物的结构特点和发光性能,并简要讨论了其在有机发光二极管(organic light-emitting diodes,OLEDs)中的潜在应用。     

Sc3C2@C80与[12]CPP纳米环之间非共价相互作用的理论研究

金属富勒烯嵌套于纳米环内形成主客体系, 二者产生的主客体作用可诱导内部金属团簇的取向, 影响分子的电子结构等性质. 本文基于密度泛函理论(DFT)计算, 对碳纳米环[12]CPP(CPP=环苯撑, 主体分子)与金属富勒烯Sc₃C₂@C₈₀(客体分子)形成的主客体配合物的结构和性质进行了研究. 计算结果表明, 在最稳定构型中, [12]CPP呈现椭圆形, Sc₃C₂@C₈₀与[12]CPP的质心不再重合. Sc₃C₂@C₈₀在[12]CPP内旋转对构型总体能量影响仅为13.51 kJ/mol. [12]CPP向Sc₃C₂@C₈₀转移了0.03 e, 主客体分子之间存在弱相互作用. 对二者相互作用的分析结果表明, 色散作用在弱相互作用中占主导地位.     

高密度自由羧基氧修饰孔壁的锌基金属有机骨架靶向电化学传感对乙酰氨基酚

基于刚性苯多羧酸H₄BPTC(联苯-3,3′,5,5′-四甲酸),构筑了一例孔壁修饰高密度自由羧基氧的三维刚性锌基金属有机骨架：{[Zn₂(BPTC)(H₂O)(DMF)₂]·DMF·H₂O}_n (SXNU-5-Zn)。SXNU-5-Zn具有好的酸碱稳定性(pH=3~8)和热稳定性。以SXNU-5-Zn构建了基于纯 MOFs材料的电化学传感器(SXNU-5-Zn/GCE),其可高灵敏、选择性的检测对乙酰氨基酚(AC),检测的线性范围宽(0.02~765 μmol·L^-1),检测限低至 0.013 8 μmol·L^-1(S/N=3)。此外,所制备的 SXNU-5-Zn/GCE 传感器已成功应用于实际样品复方对乙酰氨基酚片中AC含量的检测。     

氧化物稀磁半导体的研究进展

稀磁半导体是一种能同时利用电子的电荷和自旋属性,并兼具铁磁性能和半导体性能的自旋电子学材料。本文主要介绍ZnO、In2O3等氧化物稀磁半导体的研究进展,一是从实验角度介绍其制备、结构、磁性、电输运性质等特性;二是从理论角度对其磁交换能、电子结构、居里温度和磁性产生的机制进行阐述;三是在稀磁半导体的基础上进一步延伸,介绍其相关的异质结构的磁电阻效应,并在文章的最后对氧化物稀磁半导体的研究进行总结和展望。     

钯催化氧化N—H键羰基化反应合成1,3,4⁃噁二唑⁃2(3H)⁃酮杂环化合物机理的理论研究

通过密度泛函理论(DFT)研究了钯催化氧化N—H键羰基化反应合成1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮杂环化合物的反应机理. 计算结果表明, 这一反应的催化循环包含N1—H活化、 羰基插入、 N2—H活化和还原消除4个阶段. 反应首先通过协同金属化/去质子化机理活化N1—H键, 然后羰基插入Pd—N1键生成稳定的六元金属环中间体, 随后通过一步反应直接发生N2—H键活化, 最后还原消除. 其中, 羰基插入是整个催化循环的决速步骤, 能垒为102.0 kJ/mol. 研究了配体效应和取代基效应, 其结果与已有的实验结果一致.     

过渡金属铁配合物Fe(CO)5-x(PR3)x的结构与性质的理论研究

采用密度泛函理论（DFT）对一系列低价铁化合物Fe（CO）_5-x（PR₃）_x（x=1~3,R=H,F,Me）的几何结构、电子结构、成键特点以及热力学性质进行了理论研究。结果表明引入膦配体后不会造成Fe（CO）_x（PR₃）_5-x的几何结构畸变,为略扭曲的三角双锥形。自然键轨道（NBO）分析显示,膦配体与羰基铁基团间存在电荷转移,有效增强Fe-CO之间的共价作用。多数稳定结构Fe（CO）_x（PR₃）_5-x的第一膦配体解离能要比第一羰基解离能低,预示Fe（CO）_5-x（PR₃）_x的反应活性比Fe（CO）₅有明显提高。     

异构化能量分解分析Ni2CO5的(18，18)与(18，16)构型竞争

本文研究了中性Ni₂CO₅配合物的势能图,发现一个C_2v双桥羰基新构型,与以前报道的三羰基桥联的D_3h构型竞争Ni₂CO₅的基态结构. 尽管三桥式异构体拥有更有利的(18,18)电子构型,即双金属中心都满足18电子规则,中性的Ni₂CO₅$配合物更倾向于(18,16)电子结构的双桥式几何. 异构化能量分解分析表明,这样的结构优选是静电作用和轨道相互作用极大化的结果.     

过渡金属铁配合物Fe(CO)_(5-x)(PR_3)_x的结构与性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)对一系列低价铁化合物Fe(CO)_(5-x)(PR_3)_x(x=1~3,R=H,F,Me)的几何结构、电子结构、成键特点以及热力学性质进行了理论研究。结果表明引入膦配体后不会造成Fe(CO)x(PR_3)_(5-x)的几何结构畸变,为略扭曲的三角双锥形。自然键轨道(NBO)分析显示,膦配体与羰基铁基团间存在电荷转移,有效增强Fe-CO之间的共价作用。多数稳定结构Fe(CO)x(PR_3)_(5-x)的第一膦配体解离能要比第一羰基解离能低,预示Fe(CO)_(5-x)(PR_3)_x的反应活性比Fe(CO)5有明显提高。     

单原子铈对弱芬顿效应活性位点氧还原稳定性的提升

合成了同时具备弱芬顿效应活性位点(Ru-N _x )和自由基消除位点(Ce-N _x )的高稳定性电催化剂Ru, Ce-N-C. 电化学性能测试结果表明, 在酸性电解质中, Ru, Ce-N-C催化剂表现出良好的氧还原反应(ORR)活性(半波电位为0.78 V)和稳定性(30000次加速老化测试后, 半波电位仅下降8 mV), 优于Fe-N-C催化剂. 对反应机理的研究发现, Ru, Ce-N-C催化过程中电子转移数为3.98, 平均H₂O₂产率低于5%.