ZrW1.7ⅥW0.3ⅤO7H0.3(OH)2·2H2O的合成与表征

分别利用微乳液水热法和酸蒸气水热法合成了杂多蓝化合物ZrW1.7ⅥW0.3ⅤO7H0.3(OH)2·2H2O.XRD测定结果表明,该化合物与ZrMo2O7(OH)2·2H2O具有相同晶体结构类型.使用Rietveld方法对产物进行了结构精修,并计算出了键参数和键价.运用EPR技术测定了该化合物中W的价态,并利用XPS能谱测定了W/W的比例.利用价键和规则,指出ZrW1.7ⅥW0.3ⅤO7H0.3(OH)2·2H2O中的W—O3—H0.15存在羟基化现象,并对杂多蓝化合物的红外吸收光谱进行了指认.     

C59H3N异构体的结构与稳定性的理论研究

分别用MNDO,AM1和PM3三种半经验方法对C59HN所有1-2,1-4和1-6氢加成物C59H3N的异构体进行几何构型全优化,结合频率分析及HF/6-31G单点能计算,确定了各异构体的基态结构及其相对稳定性,计算结果表明,C59HN氢加成物的立体选择性规律与C60和C60H2的不同,最稳定异构体不是1-2加成物,而是1-4加成的6,18-或12,15-异构体,次稳定异构体为1-2加成物,三种半经验方法计算得到的两者能量差为13～15kJ/mol,N原子取代碳笼骨架C原子后,改变了碳笼氢加成物的立体选择性规律.     

C78(CH2)2结构和光谱的半经验和密度泛函研究

用INDO系列方法研究C₇₈(CH₂)₂的18种可能异构体，表明最稳定异构体是42,43,62,63-C₇₈(CH₂)₂,其中CH₂加在C₇₈（C_2V）椭球长轴所穿过的同一六员环的两个6/6键上，形成类环丙烷结构。并对最稳定的四种异构体用B3LYP/3-21G方法进行了结构优化,在此基础上, 用INDO/CIS方法计算的C₇₈(CH₂)₂稳定异构体的电子光谱的第一吸收峰和用AM1方法计算的碳笼上的C-C键的主要红外振动频率与C₇₈（C_2V）相比发生兰移，原因是C₇₈(CH₂)₂具有较大的LUMO-HOMO能隙和由于加成带来的共轭体系变小。在B3LYP/3-21G水平上计算的¹³C NMR谱表明,被加成的C-C键上的C原子化学位移向高场移动, 这是因为sp²杂化的C 原子被转化为 sp³杂化的C 原子.     

大气中HSO-3异构体的“量子化学后”研究

在量子化学计算的基础上，用统计热力学方法，计算了亚硫酸氢根离子的两种异构体HOSO^-₂(C_S)和HSO^-₃(C₃V)的热力学性质及它们相互转化的平衡常数(相对稳定性随温度的变化)等。通过计算数据的回归分析，给出了摩尔熵、摩尔热容等随温度变化的表达式。     

Mg(BO2)2在MgCl2水溶液中的相平衡与化学平衡

借助拉曼光谱和X射线衍射(XRD)检测手段,对Mg(BO_2)_2在MgCl_2水溶液中水解的固液相平衡与物种化学平衡规律进行了研究。结果表明,MgCl_2对Mg(BO_2)_2的溶解转化、多硼氧配阴离子的物种分布有很大影响:(1)随着MgCl_2浓度从0达到饱和,Mg(BO_2)_2的表观饱和浓度从0.79%增加到1.96%,pH值从9.96降到6.27;(2)Mg(BO_2)_2在纯水中水解形成固相Mg_2B_6O_(11)·15H_2O和Mg(OH)_2,在MgCl_2溶液中形成固相Mg_2B_6O_(11)·15H_2O和Mg_3Cl_2(OH)_4·4H_2O;(3)Mg(BO_2)_2在纯水中水解,硼的物种主要为B_4O_5(OH)_4~(2-)和B_3O_3(OH)_4~-,分别占液相总硼含量的49.81%和19.54%。在MgCl_2饱和溶液中,主要为B_3O_3(OH)_4~-和B_5O_6OH)_4~-,分别占液相总硼含量的44.57%和40.00%。     

球型Ni(OH)2表面包覆Y(OH)3及其高温充放电性能

应用共沉淀的方法在球型Ni(OH)₂的表面包覆了一层Y(OH)₃,并研究了包覆不同含钇量后的球型Ni(OH)₂的高温充放电性能。研究结果表明:包覆Y(OH)₃的球型Ni(OH)₂具有良好的高温充放电性能。其中1C充放电条件下,包覆量为0.3%的Ni(OH)₂较好,0.2C充放电条件下,包覆量为1%的Ni(OH)₂较好。     

C36X(X=O,NH,S)各种可能异构体的芳香性研究

采用拓扑共振能方法对富勒烯C36X(X=O,NH,S)开环结构中的所有可能的异构体及阳离子和阴离子芳香性进行了理论研究. 计算结果表明,C36X的芳香性高于C36. C36X的阳离子因其共振能为负值而具有反芳香性. 反之,C36X的阴离子因共振能为正值而具有芳香性和较高的稳定性. C36的D6h和D2d异构体中杂原子X插入在5-5键时得到的化合物最稳定. 从理论上预测了C36X的负离子能形成稳定的金属富勒烯. 对C36X的阳离子和阴离子的芳香性进行了解释.     

C36CH2各种可能异构体芳香性的研究

用键共振能和拓扑共振能方法对富勒烯C₃₆CH₂开环结构中的所有可能异构体及其阳离子和阴离子芳香性进行了研究. 计算结果表明, C₃₆CH₂异构体的稳定性与D_6h和D_2d异构体中各键的键共振能直接有关, 且CH₂基团插入在5/5键时得到的异构体最稳定. C₃₆CH₂的阳离子因其共振能为负值而具有反芳香性. 反之, C₃₆CH₂阴离子因共振能为正值而具有较高的芳香性和稳定性. 从理论上预计C₃₆CH₂的高价阴离子具有很高的芳香性和稳定性.     

五原子平面四配位碳分子[CAl_3X]和[CAl_3X]~-(X=Sn,Pb)的理论研究

在B3LYP计算水平下,使用混合基组6-311+G(d)LANl2dz首次对含Sn,Pb的五原子平面四配位碳分子[CAl3X]和[CAl3X]-(X=Sn,Pb)两个体系(分别具有17和18价电子)的异构体结构及能量进行了量子化学计算研究,并与文献已经报道的[CAl3X]和[CAl3X]-(X=Si,Ge)作了比较.结果表明,具有平面四配位碳结构的异构体int1是能量的全局最小点.相对于17e的[CAl3X]体系来说,在得到一个电子以后形成18e的[CAl3X]-int1异构体在热力学上变得更稳定.本项研究将进一步丰富五原子平面四配位碳化学.     

B(C2H5)2q及其衍生物电子光谱性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)B3LYP、abinitioHF和单激发组态相互作用(CIS)等方法分别优化了有机配合物B(C2H5)2q及其衍生物的基态及最低激发单重态几何结构.用含时密度泛函理论(TD-DFT)对B(C2H5)2q及其衍生物的电子光谱进行了研究.发现该类物质是配体发光配合物,其发光源于8-羟基喹啉配体内π*     

空气中合成M2B4O7:Eu3+(M=Na,K)荧光体及其性质表征

以M2B4O7(M=Na,K)为基质,在空气中掺杂稀土元素Eu3+得到了Na2B4O7:Eu3+和K2B4O7:Eu3+荧光体.探讨了体系的烧结条件和荧光性质,分析了晶体的结构.结果表明,虽然两种体系的最佳合成条件不同,但是体系中都同时存在[BO4]和[BO3]结构;稀土离子Eu3+的发光以电偶极跃迁5D0-7F2为主,处于非中心对称的格位上,并且可以很好地存在于基质中,Na2B4O7:Eu3+具有较强的发光强度.     

C59XH (X＝N, B)自由基加成区域选择性的理论研究

用半经验的AM1方法, 对C₅₉XHCl_2n (X＝N, B; n＝1～2)和C₆₀H₂Cl_2n (n＝1～2)的异构体进行几何构型全优化和振动频率计算, 结合密度泛函B3LYP/6-31G*单点能计算确定各异构体的相对稳定性. 对比C₅₉XH (X＝N, B)和C₆₀H₂的H₂加成方式, 计算结果表明H₂或Cl₂加在碳笼官能化部分的邻近位置在能量上都是有利的; C₅₉NH和C₅₉BH自由基多加成物区域选择性的差别可归因于N原子和B原子电子性质的不同; 立体效应是导致H₂和Cl₂加成方式不同的主要原因.     

快离子导体Li3V2(PO4)3包覆LiFePO4的结构和性能

通过机械活化将快离子导体Li3 V2(PO4)3包覆在LiFePO4 表面, 制备了性能优异的复合正极材料9LiFePO4@Li3 V2(PO4)3. 用XRD, SEM, HRTEM, EDS和电化学测试等手段研究了材料的物理化学性能. 结果表明, 包覆后的材料含有橄榄石结构的LiFePO4、单斜晶系的Li3 V2(PO4)3 和正交晶系的Li3 PO4; LiFePO4颗粒表面包覆了一层Li3 V2(PO4)3, 且部分V3+进入LiFePO4晶格内部, 使其晶格参数减小, 包覆后的LiFePO4的交换电流密度和锂离子扩散系数均提高了1个数量级. 电化学测试结果表明, 包覆后的LiFePO4的倍率性能及循环性能都得到显著改善, 在1C和2C倍率下, 包覆后的LiFePO4的首次放电比容量较包覆前分别提高了34.09%和78.97%, 经150次循环后容量保持率分别提高了27.77%和65.54%; 并且5C时容量为121.379 mA·h/g(包覆前LiFePO4在5C下几乎没有容量), 循环350次后的容量保持率高达94.03%.     

Ag3PO4/Ag2S/g-C3N4复合光催化剂的制备与性能

通过沉积法和离子交换法成功地制备了Ag_3PO_4/Ag_2S/g-C_3N_4复合型光催化剂。利用X射线多晶粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、N_2吸附-脱附等温线、紫外-可见漫反射光谱、荧光光谱等手段对样品进行了表征。通过降解罗丹明B考察其可见光催化活性及稳定性,研究了硫化钠与磷酸银物质的量的比值(n_(Na_2S)/n_(Ag_3PO_4))、g-C_3N_4添加量对所制备复合光催化材料性能的影响,同时对光催化机理进行了探讨。结果表明,随着n_(Na2S)/n_(Ag3PO4)的增加,所得复合催化材料活性先增加后降低;当n_(Na2S)/n_(Ag_3PO_4)为1.5%、g-C_3N_4与Ag_3PO_4的质量比为3∶7时制备的催化剂ASC1.5的光催化活性最好,在可见光照射下,40 min内可将罗丹明B完全降解,且5次循环使用后仍保持较高的催化活性。和Ag_3PO_4相比,Ag_3PO_4/Ag_2S/g-C_3N_4复合型光催化材料的活性与稳定性都得到明显提高,这主要归因于复合催化剂比表面积和孔结构的增加,载流子分离效率的提高。光催化机理研究表明,空穴(h~+)、超氧阴离子自由基(·O~(2-))和羟基自由基(·OH)都是光催化过程中的主要活性物种。三者作用大小依次为:h~+·O~(2-)·OH。     

(ZrO2)0.86(Sm2O3)0.14纳米粉体的水热法合成及其烧结体的电性能

以湿化学法制得Zr(OH)₄和Sm(OH)₃的共沉淀为前驱体, 在碱性介质中用水热法合成了(ZrO₂)_0.86(Sm₂O₃)_0.14及(ZrO₂)_0.88(Sm₂O₃)_0.12纳米粉体. 将纳米粉体在较低温度(1450 ℃)下烧结制得了致密的固体电解质陶瓷样品, 比通常高温固相反应法采用的烧结温度(＞1600 ℃)降低了150 ℃以上. XRD测定结果表明, (ZrO₂)_0.86(Sm₂O₃)_0.14纳米粉体及其烧结体均为立方相, 但(ZrO₂)_0.88(Sm₂O₃)_0.12纳米粉体为立方相, 它的烧结体为立方相和单斜相的混合相. 用交流阻抗谱法、氧浓差电池法及氧泵(氧的电化学透过)法研究了(ZrO₂)_0.86(Sm₂O₃)_0.14陶瓷样品在600～1000 ℃下的离子导电特性. 结果表明, 该陶瓷样品在600～1000 ℃下氧离子迁移数为1, 氧离子电导率的最大值为3.2×10^－2 S•cm^－1, 是一个优良的氧离子导体; 它的氧泵性能明显地优于YSZ.     

(ZrO2)1-x(Yb2O3)x纳米晶的水热法合成及其烧结体的电性能

(ZrO₂)_1-x(Yb₂O₃)_x (x=0.07, 0.09, 0.11) nanocrystallites were hydrothermally prepared in basic media by using co-precipitated Zr(OH)₄ and Yb(OH)₃ as precursor. The nanocrystallites have small particle sizes of 5.8~7.5 nm, narrow size distribution, less agglomeration and high sinterability. The oxide-ionic conduction properties of the prepared ceramics were investigated by means of AC impedance spectroscope, oxygen concentration cell at 600~1 000 ℃. The results show that the ceramic with x=0.09 is superior to the ceramics with x=0.07 and 0.11 in oxide-ionic conduction.     

CH2＝CHCl与O(3P)反应的理论研究

用量子化学密度泛函理论和QCISD (Quadratic configuration interaction calculation)方法, 对O(³P)与CH₂CHCl的反应进行了理论研究. 在UB3LYP/6-311＋＋G(d,p), UB3LYP/6-31＋＋G(3df, 3pd)计算水平上, 优化了反应物、产物、中间体和过渡态的几何构型, 并在UQCISD(T)/6-311＋＋G(2df,2pd)水平上计算了单点能量. 为了确证过渡态的真实性, 在UB3LYP/6-311＋＋G(3df,3pd)水平上进行了内禀坐标(IRC)计算和频率分析, 并确定了反应机理. 研究结果表明, 反应主要产物为CH₂CHO和Cl.     

(ZrO2)0.92(Gd2O3)0.08纳米晶的水热合成及其烧结体的电性能

用新制备的(Gd，Zr)(OH)_x·yH₂O共沉淀作前驱体，在强碱性介质中用水热法合成了(ZrO₂)_0.92(Gd₂O₃)_0.08纳米立方晶，考察了反应温度、pH值等水热反应条件对纳米晶粒大小的影响。将(ZrO₂)_0.92(Gd₂O₃)_0.08     

自由基环化制备β-内酰胺的理论研究

使用密度泛函方法在UB3LYP/6-311＋＋G(3df, 2p)水平上对自由基环化合成β-内酰胺的四种反应途径进行理论研究. 结合Marcus理论对影响反应的热力学及动力学因素进行分析, 发现氨基甲酰基自由基4-exo环合反应是理想的动力学控制过程; 酰胺自由基的4-exo环合反应与5-endo环合反应相比是动力学有利的转化过程; 单取代的酰胺烷基自由基的4-exo环合反应是一类动力学和热力学都较为不利的反应; 羰基自由基加成亚胺N＝C双键的4-exo环合反应与5-endo环合反应相比动力学不利而热力学有利.     

一维Y2O3∶Eu3+纳米发光材料的制备与表征

One-dimensional Y₂O₃∶Eu³⁺ luminescence nanomaterials were prepared by hydrothermal method without template, and their properties were characterized. XRD patterns show that the precursors are hexagonal phase Y(OH)₃ crystals, and the samples are cubic Y₂O₃ after heat-treatment. SEM images indicate that the one-dimensional material with a diameter of 100 nm and length of micrometer scale can be obtained by this hydrothermal method. Photoluminescence properties show that the position and intensity of the precursors are different with that of the heat-treated samples resulted from the different hosts.