球磨处理的TiO2光谱特征及其光催化性能研究

为改变TiO₂的颗粒尺寸和提高其光催化性能,采用高能球磨法处理TiO₂粉末,研究球磨时间对样品微观形貌、晶体结构、拉曼光谱、荧光光谱和光催化性能的影响;分析荧光光谱和光催化性能之间的关系,确定光催化机理为快速判断其光催化性能提供依据。结果表明：随着球磨时间的增加样品颗粒由规则形状变成无规则形状且表面变得粗糙。所有样品均主要为锐钛矿结构,有少量的金红石结构,随着球磨时间的增加金红石结构的（110）衍射峰逐渐增强说明在球磨过程中少量的TiO₂发生了相转变,晶粒尺寸先减小后增加。所有样品均出现锐钛矿型TiO₂拉曼散射峰,而未发现金红石晶型的拉曼散射峰。各个拉曼峰的半高宽随着球磨时间的增加都有所增加,这表明样品的表面质量下降,表面缺陷和氧空位逐渐增加导致。所有样品在470 nm附近均出现荧光峰,且球磨后的样品该荧光峰得到增强,经过球磨后的TiO₂样品在397,452,483,500和536 nm等处出现荧光峰,且球磨4 h后的TiO₂荧光峰强度最强,表明其表面缺陷和氧空位含量最多,与拉曼光谱分析结果是一致的。随着辐照时间的增加到100 min所有样品的降解率均有所提升且100 min后所有样品对甲基橙的降解率超过60%。经过球磨后的TiO₂样品的降解率都比未球磨的样品高,且球磨4 h的样品的降解率最高,表明其光催化性能最好。在光催化反应过程中,氧空位和缺陷成为俘获光生电子的中心,以致于光生电子与空穴的复合被有效地禁止。氧空位促使样品对氧气的吸收,氧气与氧空位俘获的光生电子发生相互作用而形成氧自由基,对有机物的氧化起到关键作用,因此表面缺陷和氧空位越多,即激子光致发光峰越强,其光催化性能越好。采用球磨法可提高TiO₂粉末的光催化性能,并通过激子光致发光峰的强弱可快速定性地判断光催化性能的表现。     

配合物Benzene-I2结构的从头算研究

采用分子轨道从头算方法,对苯用6-311+G**基组,对碘分子用相对论的有效核实势(RECP5s25p5),以及用密度函数方法(B3LYP),计算了配合物 Benzene-I2可能构形(7种)的结构,总能量和振动频率.经过筛选,同属Cs点群的两种结构是Benzene-I2的稳定结构.自然键轨道 (NBO)分析表明,配合物Benzene-I 2主要是由于苯环的π电子和碘分子的最低空轨道(LUMO)σ*轨道之间的相互作用形成的.本文还给出了这两种结构的势能曲线,并且用含四项Morse函数和一项C6R-6 的势能函数进行曲线拟合,给出了相应的拟合参数.     

自由基OH（X^П,A^2∑^＋）的从头算研究

用分子轨道从头算方法，研究了OH分子的基态(X^П)和激发态(A^2∑^+)。结果表明，对于基态，在QCISD(T)／6—311++G(3df,3pd)理论水平上，键距是0．09704nm，与实验值0．09706nm完全吻合。对于激发态，使用完全活性空间方法(CASSCF)和大基组6—311++G(3df,3pd)，键距是0．10098nm，与实验值0．10121nm基本吻合。从激发态A^2∑^+(v＝0)到基态X^П(v＝0)的垂直跃迁能量是4．4692eV，与实验值4．3980eV也吻合较好。     

在重金属铜、银和金的团簇中电子相关作用的定量估算

在HF和CCSD(T)水平上研究了重金属碲化物团簇M2Te(M=Cu,Ag,Au)的电子相关作用.结果显示,电子相关作用不改变键长,却减小键角大于20°,说明电子相关作用是作用在重金属原子上的一种切向吸引力.理论分析确定,这个吸引力来自于重金属闭壳层d10-d10之间的van der Waals吸引力.通过拟合电子相关势能函数 ,首次估算了电子相关作用的大小和作用模式.     

相对论效应和电子相关效应对二聚物(M2Te)2,(M=Au,Ag,Cu)的几何构型和稳定性的修正

使用相对论和非相对论赝势,在HF和MP2理论水平上详细研究了电子相关效应和相对论效应对含重金属铜、银和金的二聚物(M2Te)2,(M=Au,Ag,Cu)的几何构型和稳定性的影响.结果显示,电子相关效应缩短二聚物的金属-金属键长和金属-碲键长、提高振动频率、降低能量,使二聚物的结构变得较为刚性和紧凑;相对论效应加强了它的强度,使二聚物更加稳定.?     

甲苯胺蓝的变温红外光谱研究

甲苯胺蓝(Toluidine blue,TB)是一种重要的生物染色剂和光敏剂。采用红外光谱研究了TB在25—250℃区间内的分子热稳定性。在25—160℃区间内TB的红外吸收光谱没有明显变化,表明其分子结构在此温度区间保持稳定。在160—248℃区间内,随着温度的升高TB在3687、3429、1832cm~(-1)和1756cm~(-1)处的吸收峰逐渐下降,特别是当温度升高到248℃时,这4个吸收峰迅速减小,这可能是由N—H、C=N和C=S键断裂所致。研究结果表明TB具有较宽的使用温度区间,在160℃以下具有较好的热稳定性,为TB的实际应用提供重要的参考依据。