Advances and challenges in DFT-based energy materials design

The growing worldwide energy needs call for developing novel materials for energy applications. Ab initio density functional theory (DFT) calculations allow the understanding and prediction of material properties at the atomic scale, thus, play an important role in energy materials design. Due to the fast progress of computer power and development of calculation methodologies, DFT-based calculations have greatly improved their predictive power, and are now leading to a paradigm shift towards theory-driven materials design. The aim of this perspective is to introduce the advances in DFT calculations which accelerate energy materials design. We first present state-of-the-art DFT methods for accurate simulation of various key properties of energy materials. Then we show examples of how these advances lead to the discovery of new energy materials for photovoltaic, photocatalytic, thermoelectric, and battery applications. The challenges and future research directions in computational design of energy materials are highlighted at the end.     

偶氮胂Ⅲ的电喷雾质谱行为

采用电喷雾质谱法研究了偶氮胂Ⅲ离子化过程. 结果发现,偶氮胂Ⅲ易于在电喷雾电离过程中通过去质子化作用形成带有单电荷或双电荷负离子. 考察了酸度和醋酸根等离子对偶氮胂Ⅲ电喷雾电离的影响. 结果表明,偶氮胂Ⅲ在弱酸性条件下有利于形成负离子. 提出了偶氮胂Ⅲ在电喷雾电离源中通过去质子化作用形成负离子的可能机理,并用串联质谱法研究了所形成不同价态离子的裂解规律. 结果表明,电喷雾串联质谱法能方便快捷地研究偶氮胂Ⅲ的电离行为和所形成不同价态离子的性质,其检测限达0.74×10 -15 g.     

甲基羟基铀酰离子与水的复分解反应

以醋酸铀酰为主要试剂, 在负离子检测模式下, 采用电喷雾串联质谱法制备了甲基羟基铀酰负离子. 实验发现, 气相中的甲基羟基铀酰离子与水分子发生分子离子复分解反应, 并用串联质谱法对反应产生的离子性产物进行了结构确认, 提出了反应的可能机理. 热力学计算结果表明, 该反应的ΔGReaction为-473.0 kJ/mol, ΔHReaction为-236.5 kJ/mol, ΔSSystem为0.792 kJ·mol-1·K-1. 该反应的速率常数为2.26 s-1.     

在线气体分析的电晕放电大气压电离质谱

研制了适合在线气体分析的电晕放电大气压电离源(corona discharge atmospheric pressure ionization source)及其与商品质谱仪(LTQ-MS)的接口,对其试剂离子的产生机理进行了研究,以H2O. (H2O)为试剂离子,对乙醇气体进行检测,并分析了该离子的产生机制。实验结果表明:在潮湿氮气中电晕放电产生的主要试剂离子是m/z36、37和55;而在含丙酮的潮湿氮气中则产生m/z59和76等离子。利用静态顶空-电晕放电大气压电离质谱对不同浓度的乙醇水溶液进行分析,结果表明:以m/z64为检测对象,乙醇气体浓度的最低检出限可达2.4×10-7g/L;而以m/z47为检测对象,检出限为5.9×10-6g/L。同时还利用动态顶空-电晕放电大气压电离质谱对栀子花香气成分进行了检测,为生物挥发性物质的在线检测提供了一种新方法。     

论富利叶级数的发散性

引论远在1906年时,Fatou便提出了这样的一个问题:是否有如此的三角级数存在,它的系数趋近於零,而它本身在一个具有正值勒贝格测度的集合E上发散?1911年时,H.H.给出了这个问题的肯定答案。他作了一个三角级数的例子: a _o/2+∑(a_k cos kx+b_k sin kx )(1)(ak,bk是实数),它在[0,2π]上殆遍收敛,而1912年时,H.Steinhaus又作出了一个三角级数的例子,它的系数当k→∞时趋近于零,而级数本身到处发散。于是关于任给的函数f(x)∈L(0,2π)的富利叶-勒贝格级数的收敛性或者发     

高效液相色谱法测定蜂王浆中特有成分10—羟基—2—癸烯酸的研究

本文报道反相高效液相色谱法测定蜂王浆和蜂王浆制剂中的10－羟基－2－癸烯酸（10－HDA）的方法，用二氯甲烷从蜂王浆或蜂王浆制课题占萃取10－HDA，而后用HPLC测定，实验采用YWG－C18柱，35％乙醇水溶液为流动相，己二酸为内标，紫外检测器波长为212nm，加入法测回收率在95％以上。用此法测定了鲜蜂王浆和蜂王浆制剂中的10－HDA的含量。该法简单、快速，优于气相色谱法和薄层色谱法。     

气相色谱仪和测汞仪联机测定人发中的甲基汞

本文在前报工作基础上,将气相色谱仪和测汞仪联机测定有机汞的方法,用于人发中甲基汞的测定。根据Birke等人报导,人发和血液中只查到甲基汞,未查到乙基汞和更高级的烷基汞;同时本工作所用的人发试样,经白求恩医科大学环境医学研究室分析,除甲基汞外未查到乙基汞。因此本法测得的总有机汞能代表甲基汞。目前尚未见到类似方法的报导。     

电喷雾解吸电离质谱法用于临床尿样的直接分析

将电喷雾解吸电离质谱(DESI-MS)用于临床尿样的分析, 优化了电喷雾溶剂流速、电喷雾电压和喷雾锥距离等重要参数. 采用普通滤纸作为样品载体, 在不需要样品预处理的前提下同时快速测定了临床尿样中的钾、钠、尿素、尿酸、丙酮酸和肌苷等多种成分, 并对各种成分的主要离子进行了串联质谱鉴定. DESI-MS在进行多组分同时测定时不需要进行样品预处理, 缩短了测定时间, 单个样品的分析时间不到1 min. 同时, 采用内标法对所测定组分进行了半定量分析.     

电喷雾解析电离质谱法对食品中苏丹红染料的快速检测

将电喷雾解析电离质谱法应用于偶氮类染料的表面解析电离质谱法研究,在优化实验条件后,应用甲醇-水-醋酸(49∶49∶2,V/V)混合溶液作为喷雾溶剂,在不需要样品预处理的情况下,成功地测定了辣椒面、番茄酱、火腿肠、鸡蛋饼中微量的苏丹红类染料,并且应用串联质谱法对测定结果进行了鉴定,排除了测定结果的假阳性。在辣椒面、番茄酱、火腿肠、鸡蛋饼中苏丹红1号的检出限分别0.01 pg/mm2、0.02 pg/mm2、0.02 pg/mm2和1.0 pg/mm2。单个样品的测定时间约1 m in,如果配合小型质谱仪,则可能对食品中的苏丹红类染料进行现场快速测定。     

表面解吸常压化学电离源的研制及应用

根据表面解吸常压化学电离源(SDAPCI)对表面痕量待测物进行常压解吸化学电离的原理,自行研制了SDAPCI电离源及其与线性离子阱(LTQ)质谱仪的接口,成功地在LTQ上实现了表面解吸常压化学电离。此方法无需样品预处理,直接利用电晕放电产生的H3O 在常压下对待测样品进行表面解吸化学电离,避免了甲醇等有毒试剂的使用。在优化的仪器参数条件下,分别用正/负离子模式成功地检测了片剂药品中的氯雷他定、乙酰氨基酚等活性成分和其它不同表面上TNT、氨基酸和多肽等物质,对这些常见物质的检出限不高于10pg/cm2。采用氩气作为电离试剂,观测到乙酰氨基酚、多肽等物质形成的自由基阳离子,提出了在氩气氛围中获得自由基阳离子的可能机理。实验表明SDAPCI具有灵敏度较高,选择性好,适用范围宽等特点,适合用于药品、食品等非破坏、无污染检测以及对复杂基体物质进行快速现场分析。