最大泡压法研究C12-2-Ex-C12•2Br在气/液表面的吸附动力学

用最大泡压法考察季铵盐Gemini表面活性剂C₁₂-2-E_x-C₁₂?2Br (x＝1, 2, 3)在气/液表面吸附动力学行为, 研究表明增加表面活性剂体相浓度和温度将加快分子扩散速度, 因此提高了表面吸附的动力学效果. 增加联接链长度x减小了分子预聚集倾向, 溶液中的单分子浓度增加, 有利于初始扩散, 使γ_t降低. 接近饱和吸附时, 由于x较大的单元分子在表面层占据的截面积也较大, 降低了表面层甲基端基的覆盖度, 相对升高了介平衡表面张力. 与对应的同头基同碳原子数的十二烷基三甲基溴化铵(C₁₂TABr)比较, C₁₂-2-E₁-C₁₂?2Br分子更倾向于吸附在表面层上.     

界面扩张流变法研究C12mimBr对Gemini12-2-12在空气/水界面聚集行为的影响

采用界面扩张流变技术研究了季铵盐偶联表面活性剂C₁₂-(CH₂)₂-C₁₂·2Br (Gemini12-2-12)及其与离子液体表面活性剂溴化1-十二烷基-3-甲基咪唑(C₁₂mimBr)复配体系的动态界面张力、扩张流变性质和界面弛豫过程等, 探讨了C₁₂mimBr 对C₁₂mimBr/Gemini12-2-12 混合体系界面性质的影响及C₁₂mimBr 对Gemini12-2-12界面聚集行为影响的机制. 结果表明, 随着离子液体表面活性剂的不断引入, 体系界面吸附达到平衡所需的时间逐渐缩短, 扩张模量和相角明显降低, 界面吸附膜由粘弹性膜转变为近似纯弹性膜; 同时, 界面及其附近的弛豫过程也发生显著变化, 慢弛豫过程消失, 快弛豫过程占主导地位, 且离子液体浓度越高, 快弛豫的贡献越大. 这些界面性质的变化主要归因于离子液体表面活性剂C₁₂mimBr参与界面形成及两表面活性剂在界面竞争吸附的结果. 少量离子液体表面活性剂C₁₂mimBr 的加入可以填补疏松的Gemini12-2-12 界面上的空位, 形成混合界面吸附膜. 随着C₁₂mimBr 含量的增加, 嵌入界面的C₁₂mimBr 分子数不断增多, 导致界面上相互缠绕的Gemini12-2-12烷基链“解缠”, 在体相和界面分子扩散交换的过程中“解缠”的Gemini12-2-12分子从界面上解吸回到体相, 与此同时, C₁₂mimBr 分子相对较小的空间位阻及较强的疏水作用促使其优先扩散至界面进而取代Gemini12-2-12分子, 最终界面几乎完全被C₁₂mimBr分子所占据.     

阿拉伯树胶对Gemini表面活性剂界面扩张流变性质的影响

利用悬挂滴方法研究了Gemini季铵盐表面活性剂(C₁₂-Ph-C₁₂和C₁₂-8-C₁₂)和阿拉伯树胶的界面张力和界面扩张流变性质, 考察了阿拉伯树胶对C₁₂-Ph-C₁₂和C₁₂-8-C₁₂溶液界面张力和界面扩张流变性质的影响. 研究结果表明, 1%(w)阿拉伯树胶的加入显著降低了C₁₂-Ph-C₁₂和C₁₂-8-C₁₂的界面张力, 但是界面扩张模量增加,这一变化主要是由于阿拉伯树胶分子与Gemini季铵盐表面活性剂分子通过静电相互作用形成复合物. 文中提出了不同结构Gemini季铵盐表面活性剂与阿拉伯树胶分子在界面排布的示意图.     

水在C12-EOx-C12•2Br/正己醇/正庚烷W/O微乳中的状态

以FT-IR方法研究了水/C₁₂-EO_x-C₁₂•2Br/正己醇/正庚烷形成的W/O微乳中水的状态. 结果表明, 其中的水存在4种状态, 分别为阳离子头基结合水、反离子结合水、类似本体的水以及束缚在微乳栅栏层中的水. 由解卷积技术分解FT-IR谱图, 进而获得每个表面活性剂分子对应于这4种状态水分子的数目n_N＋, n_Br-, n_b和n_f. 随着水含量(W₀)增加, n_b急剧增大, n_N＋少许上升, 而n_f和n_Br-维持不变, 这说明微乳水核逐渐长大, 且在所考察W₀范围内, 表面活性剂头基解离度保持不变.     

Gemini表面活性剂C12-2-C12·2Br在气-液界面吸附动力学

用最大泡压法考察Gemini表面活性剂C12-2-C12·2Br在气-液界面吸附动力学。研究表明,随着表面活性剂浓度的增加,表面活性剂分子的扩散速率加快,其扩散系数D随之增大。与对应的单体表面活性剂DTAB比较,由于2种表面活性剂的结构差别引起C12-2-C12·2Br的疏水性比DTAB的强,导致前者的吸附扩散系数D比后者的大将近100倍。表面活性剂在气液界面吸附后期,属于扩散-动力学控制模型,有吸附能垒Ea存在,C12-2-C12·2Br与DTAB的吸附能垒分别为17．29和9、13kJ／mol。由于C12-2-C12·2Br在气液界面上的表面压和表面覆盖率以及分子的头基面积都大于DTAB,引起了前者在气液界面上的吸附能垒增大。     

H2分子在LaFeO3表面吸附的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理方法,通过计算表面能确定LaFeO₃(010)表面为最稳定的吸附表面,研究了H₂分子在LaFeO₃(010)表面的吸附性质。LaFeO₃(010)表面存在LaO和FeO₂两种终止表面,但吸附主要发生在FeO₂终止表面,由于LaFeO₃(010)表面弛豫的影响,使得凹凸不平的表面层增加了表面原子与H原子的接触面积,表面晶胞的纵向体积增加约2.5%,有利于H原子向晶体内扩散。研究发现,H₂分子在LaFeO₃(010)表面主要存在3种化学吸附方式:第一种吸附发生在O-O桥位,2个H原子分别吸附在2个O原子上,形成2个-OH基,这是最佳吸附位置,此时H原子与表面O原子的作用主要是H1s与O2p轨道杂化作用的结果,H-O之间为典型的共价键。H₂分子的解离能垒为1.542 eV,说明表面需要一定的热条件,H₂分子才会发生解离吸附;第二种吸附发生在Fe-O桥位,1个H原子吸附在O原子上形成1个-OH基,另一个H原子吸附在Fe原子上形成金属键;第三种吸附发生在O顶位,2个H原子吸附在同一个O原子上,形成H₂O分子,此时H₂O分子与表面形成物理吸附,H₂O分子逃离表面后容易形成氧空位。此外,H₂分子在LaFeO₃(010)表面还可以发生物理吸附。     

阳离子和两性表面活性剂在聚甲基丙烯酸甲酯表面的吸附行为

利用座滴法研究了阳离子表面活性剂十六烷基醚羟丙基季铵盐(C₁₆PC)、十六烷基聚氧乙烯醚羟丙基季铵盐(C₁₆(EO)₃PC)和两性离子表面活性剂十六烷基醚羟丙基羧酸甜菜碱(C₁₆PB)、十六烷基聚氧乙烯醚羟丙基羧酸甜菜碱(C₁₆(EO)₃PB)溶液在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)表面上的润湿性质, 考察了表面活性剂类型及浓度对接触角的影响趋势. 研究发现: 低浓度条件下表面活性剂分子可能以平躺的方式吸附到固体界面, 且亲水基团靠近固体界面, PMMA表面被轻微疏水化; 在高浓度时则通过Lifshitz-van der Waals 作用吸附, 亲水基团在外, PMMA表面被亲水改性. 聚氧乙烯基团(EO基团)的引入对阳离子表面活性剂的接触角影响不大; 而含有聚氧乙烯基团的两性离子表面活性剂在PMMA界面上以类似半胶束的聚集体吸附, 大幅度降低接触角.     

界面扩张流变法研究C_(12)mimBr对Gemini12-2-12在空气/水界面聚集行为的影响

采用界面扩张流变技术研究了季铵盐偶联表面活性剂C12-(CH2)2-C12·2Br(Gemini12-2-12)及其与离子液体表面活性剂溴化1-十二烷基-3-甲基咪唑(C12mim Br)复配体系的动态界面张力、扩张流变性质和界面弛豫过程等,探讨了C12mim Br对C12mim Br/Gemini12-2-12混合体系界面性质的影响及C12mim Br对Gemini12-2-12界面聚集行为影响的机制.结果表明,随着离子液体表面活性剂的不断引入,体系界面吸附达到平衡所需的时间逐渐缩短,扩张模量和相角明显降低,界面吸附膜由粘弹性膜转变为近似纯弹性膜;同时,界面及其附近的弛豫过程也发生显著变化,慢弛豫过程消失,快弛豫过程占主导地位,且离子液体浓度越高,快弛豫的贡献越大.这些界面性质的变化主要归因于离子液体表面活性剂C12mim Br参与界面形成及两表面活性剂在界面竞争吸附的结果.少量离子液体表面活性剂C12mim Br的加入可以填补疏松的Gemini12-2-12界面上的空位,形成混合界面吸附膜.随着C12mim Br含量的增加,嵌入界面的C12mim Br分子数不断增多,导致界面上相互缠绕的Gemini12-2-12烷基链"解缠",在体相和界面分子扩散交换的过程中"解缠"的Gemini12-2-12分子从界面上解吸回到体相,与此同时,C12mim Br分子相对较小的空间位阻及较强的疏水作用促使其优先扩散至界面进而取代Gemini12-2-12分子,最终界面几乎完全被C12mim Br分子所占据.     

Gemini表面活性剂(12-6-12)和DNA的相互作用

应用紫外光谱、荧光探针、zeta 电位、动态光散射和凝胶电泳等方法探讨了阳离子gemini 表面活性剂C₁₂H₂₅N⁺(CH₃)₂―(CH₂)₆―(CH₃)₂N⁺C₁₂H₂₅·2Br^-(12-6-12)与DNA之间的相互作用. 研究结果表明, 与传统表面活性剂相比, 偶联表面活性剂特殊的分子结构使其与DNA的作用更强烈. DNA引导表面活性剂在其链周围形成类胶束结构, 开始形成类胶束时对应的表面活性剂临界聚集浓度(CAC)比纯表面活性剂临界胶束浓度(CMC)低两个数量级. CAC与DNA的浓度无关, 而与表面活性剂之间的疏水作用以及表面活性剂与DNA之间的静电吸引作用密切相关. Zeta 电位和凝胶电泳结果显示了DNA链所带负电荷逐渐被阳离子表面活性剂中和的过程. 借助原子力显微镜(AFM)成功观察到了松散的线团状DNA, 球状体随机地分散在DNA链上形成类似于串珠的结构、尺寸较大的球形复合物以及其由于吸附多余的表面活性剂重新带正电而被溶解得到的较小DNA/12-6-12聚集体. 圆二色(CD)光谱结果显示, 12-6-12可以诱导DNA的构象发生改变.     

密度泛函理论研究十二烷硫醇在Au(111)面上的吸附

采用第一性原理方法研究了十二烷硫醇(C₁₂H₂₅SH)分子在Au(111)面上未解离和解离吸附的结构、能量和吸附性质,在此基础上分析判断长链硫醇分子在Au(111)面吸附时S―H键的解离, 以及分子链长度对吸附结构和能量的影响. 计算了S原子在不同位置以不同方式吸附的系列构型, 结果表明在S―H键解离前和解离后,均存在两种可能的表面结构, 直立吸附构型和平铺吸附构型; 未解离的C₁₂H₂₅SH分子倾向于吸附在top位, 吸附能为0.35-0.38 eV; H原子解离后C₁₂H₂₅S基团倾向于吸附在bri-fcc位, 吸附能量为2.01-2.09 eV. 比较分析未解离吸附和解离吸附, 发现C₁₂H₂₅SH分子未解离吸附相较于解离吸附要稳定, 未解离吸附属于弱化学吸附.局域电子态密度和差分电荷密度分析进一步验证了S―H解离后S原子与表面之间成键的数目增加, 而且键合更强. 同时我们发现长链硫醇的吸附能量较短链硫醇的吸附能量略大, S原子与表面Au原子之间的距离略小.     

MoO3-C3N4复合光催化剂的可见光下高效催化降解甲基橙

以钼酸铵和C₃N₄为前驱体,利用浸渍法成功制备了高性能MoO₃-C₃N₄复合光催化剂,利用X射线衍射（XRD）、傅里叶红外（FT-IR）、高分辨电镜（HRTEM）及N₂吸附-脱附曲线等测试手段对所得MoO₃-C₃N₄光催化剂进行了结构和形貌表征。以可见光下光催化降解甲基橙反应表征MoO₃-C₃N₄的光催化活性。实验结果表明,MoO₃-C₃N₄光催化剂具有非常好的光催化降解性能,且MoO₃含量对反应活性产生显著影响。当MoO₃含量为1.6%（w/w）时光催化活性最好,其速率常数达到C₃N₄的50倍。通过研究发现该复合催化剂的高活性来自于其Z型光生载流子传输过程,抑制了光生电子空穴对的复合并延长了引入MoO₃产生的载流子的寿命。     

Cs2SO4-C2H5OH-H2O三元体系30℃和50℃的平衡溶解度研究

The solubilities of Cs₂SO₄-C₂H₅OH-H₂O ternary system at 30℃ and 50℃ have been studied using microe-quipment for solubility determination. There appears two phases, alcoholic phase, water phase in the liquid phase. The solubilities of Cs₂SO₄ in water, C₂H₅OH and mixed solvent have been determined. The phase diagram indicated that C₂H₅OH might be salted out by Cs₂SO₄ from this system and the equilibrium solid phase is Cs₂SO₄.     

Gemini表面活性剂与DNA在气/液界面上的相互作用

在气/液界面上, 阳离子表面活性剂可以通过静电作用与阴离子型的脱氧核糖核酸(DNA)分子形成复合膜, 并压缩沉积得到LB(Langmuir-Blodget)膜. 利用表面压-表面积(π-A)曲线、原子力显微镜(AFM)和石英晶体微天平(QCM)研究了阳离子Gemini表面活性剂([C₁₈H₃₇(CH₃)₂N⁺-(CH₂)_s-N⁺(CH₃)₂C₁₈H₃₇]·2Br^-, 简写为18-s-18, s=3, 4, 6, 8, 10, 12)与DNA(双链DNA(dsDNA), 单链DNA(ssDNA))之间的相互作用, 并对18-s-18在不同下相表面的分子面积进行了比较. 实验结果表明连接基团和下相的DNA对Gemini表面活性剂在气/液界面上的性质有很大影响. 此外, Gemini表面活性剂在界面上对DNA的吸附能力与它们之间的相互作用方式密切相关.     

二维网状铜(Ⅱ)配位聚合物{Cu(μ2-C10H8N2O3)( μ2-C6H12N4)1/2}n的合成和晶体结构

The novel copper(Ⅱ) coordination polymer with 2-oxo-propionic acid benzoyl hydrazone and hexamethylenetetramine ligands, {Cu(μ₂-C₁₀H₈N₂O₃)( μ₂-C₆H₁₂N₄)_1/2}_n (C₁₀H₈N₂O₃^2- is the dinegative ion of 2-oxo-propionicacid benzoyl hydrazone), has been synthesized and characterized by elemental analysis and IR spectroscopy. The crystal structure was determined by single crystal X-ray diffraction analysis. The results show that the crystal of the title coordination polymer belongs to monoclinic space group C2/c, the cell parameters are as follows: a=1.787 5(2) nm, b=0.730 93(9) nm, c=2.038 2(2) nm, β=92.890(2)°, and V=2.659 6(5) nm³, Z=8, D_c=1.687 Mg·m^-3, μ(Mo Kα)=1.659 mm^-1, F(000)=1 384, R=0.031 1, wR=0.079 0 for 2 454 observed reflections (I>2σ(I)) out of 2887 unique reflections. In this copper(Ⅱ) coordination polymer, each copper(Ⅱ) ion is five-coordinated with a geometry of distorted square-pyramid. Two oxygen atoms of the carboxyl of each C₁₀H₈N₂O₃^2- acts as a bridge to bond two neighboring copper(Ⅱ) ions, leading to an infinite one-dimensional chainlike coordination polymer. Each chain is linked by coordinated hexamethylenetetramines with its neighbors to form an infinite two-dimensional network structure. CCDC: 255347.     

C2H4在Fe3C(100)表面吸附及脱氢裂解的密度泛函理论研究

采用自旋极化密度泛函理论和周期平板模型,对C₂H₄在铁基费托合成催化剂活性相之一Fe₃C（100）表面从热力学和动力学两个方面分析了C₂H₄在Fe₃C（100）表面进行脱氢和裂解反应的竞争性。结果表明,C₂H₄在Fe₃C（100）表面的μ-bridging吸附比π、di-σ吸附更加稳定;C₂H₄与Fe₃C（100）面的相互作用导致C₂H₄的C原子部分发生重新杂化（sp²→sp³）,使C原子呈近四面体结构。在Fe₃C（100）表面C₂H₄易于发生脱氢反应,C-C键裂解反应不具有竞争性。亚乙烯基CCH₂和乙烯基CHCH₂是Fe₃C（100）表面最丰的C₂物种,或是C₂H₄参与链增长的主要单体形式。     

C60二取代化合物与环状二卟啉相互作用研究

通过紫外-可见吸收光谱研究了环状二卟啉与trans-2,trans-3,trans-4和e型4种吡咯烷二取代C₆₀衍生物（bis-C₆₀）异构体之间的弱相互作用。研究表明,吡咯烷取代基团的引入使富勒烯与二卟啉的结合常数按C₆₀ >单取代C₆₀ >二取代C₆₀的顺序降低。4种bis-C₆₀与二卟啉的结合常数变化顺序为trans-2 >trans-3≈trans-4> e,表明2个取代基间的相对位置对二取代C₆₀与环状二卟啉间作用有一定影响,分析认为主,客体分子间空间位阻效应的差异是导致这一变化的主要原因。以trans-3 bis-C₆₀/二卟啉复合物为代表,通过密度泛函理论模拟了其几何结构和吸收光谱。     

N-甲基-2-(4'-N-乙基咔唑基)-[60]富勒烯吡咯烷及其衍生物的合成, 电荷分离态特征

通过1,3-偶极环加成方法在微波照射下合成了N-甲基-2-(4'-N-乙基咔唑基)-富勒烯吡咯烷(C₆₀-Cz)和N-甲基-2- (4'-N,N-二苯基氨基)-富勒烯吡咯烷(C₆₀-TPA), 用质谱, ¹H NMR, IR等对其结构进行了表征. 用激光光解时间分辨瞬态谱研究了N-甲基-2-(4'-N-乙基咔唑基)-富勒烯吡咯烷的分子内电荷转移过程, 在近红外区观测到了长寿命电荷分离态C₆₀^•--C_Z^•+的存在, 其寿命为0.28 μs. 运用Gaussian 98量子化学程序包, 利用密度泛函的方法对N-甲基-2-(4'-N,N-二苯基氨基)-富勒烯吡咯烷几何构型进行了优化, 并在优化基础上用ZINDO方法计算了化合物C₆₀-TPA的电子光谱, 计算结果表明, 光谱吸收峰在440 nm, 与实验值433 nm基本一致.     

H2在K0-MWCNTs上储存和吸附/脱附特性研究

利用高压容积法辅以卸压升温脱附排水法, 测定金属K修饰多壁碳纳米管对H₂的吸附储存容量. 结果表明, 在室温(25 ℃), 7.25 MPa实验条件下, x%K⁰-MWCNTs (x%＝30%～35%, 质量百分数)对H₂的吸附储存容量可达3.80 wt%(质量百分数), 是相同条件下单纯MWCNTs氢吸附储量的2.5倍; 室温下卸至常压的脱附氢量为3.36 wt%(占总吸附氢量的～88%), 后续升温至673 K的脱附氢量为0.41 wt%(占总吸附氢量的～11%). 利用LRS和H₂-TPD-GC/MS等谱学方法对H₂/K⁰-MWCNTs吸附体系的表征研究表明, H₂在K⁰-MWCNTs上吸附存在非解离 (即分子态)和解离(即原子态)两种吸附态; 在≤723 K温度下, H₂/K⁰-MWCNTs体系的脱附产物几乎全为H₂气; 723 K以上高温脱附产物不仅含H₂, 也含有CH₄, C₂H₄和C₂H₂等C₁/C₂-烃.     

磁性Fe3O4@SiO2@ZrO2对水中磷酸盐的吸附研究

合成了以Fe₃O₄为核,以SiO₂为壳的磁性纳米微粒（Fe₃O₄@SiO₂）,并采用沉淀沉积法将ZrO₂包覆到材料表面。通过XRD、TEM、XPS和N₂吸附/脱附等手段对材料进行表征,结果表明材料Fe₃O₄@SiO₂@ZrO₂上沉积了氧化锆纳米颗粒,具有超顺磁性,可在外加磁场作用下实现从水中快速分离。同时系统研究了材料对水中磷酸盐的吸附行为,结果表明沉积ZrO₂使得材料对磷酸盐表现出良好的吸附性能,并且随着沉积量的增大吸附量增加。吸附等温线可用Freundlich方程拟合。吸附动力学可用拟二级动力学模型拟合,吸附速率随初始浓度增加而减缓。磷酸盐吸附量随溶液pH值的增大而减小,但几乎不受离子强度影响。     

钴(Ⅲ)催化CpCoS2C2B10H10分子内B(3)/B(6)位和Cp配体偶联

半夹芯16e化合物CpCoS₂C₂B₁₀H₁₀(Cp：cyclopentadienyl) (1)与HC≡CCO₂Me在2-甲基二硫代丙酸存在下反应生成化合物{(C₅H₄CoS₂C₂B₉H₉)(CH=CHCO₂Me)(Me₂c=CS₂H)} (2)和(Me₂c=CS₂H)₃Co (3)。在化合物2中, 原料化合物1中的一个S-Co键断裂, 该S原子与一分子HC≡CCO₂Me末端炔基碳原子连接。Co原子与2-甲基二硫代丙酸的S原子连接成键, 2-甲基二硫代丙酸分子中的SH基团与Co原子通过配位键相连;同时, Cp环的一个碳原子与碳硼烷笼体的B(3)/B(6)位相连, 该B(3)/B(6)位的氢原子迁移到炔烃HC≡CCO₂Me的内部炔基碳原子上形成反式烯键。3个2-甲基二硫代丙酸分子中的3个S原子分别与1中的Co原子通过共价键连接, 3个SH基团与Co原子通过配位键相连, 从而形成化合物3。化合物2和3分别用红外、核磁、元素分析、质谱和单晶X-射线衍射分析等方法进行了表征。