S4-S0转化期水结合至放氧复合体可能机制的理论研究

基于光合作用自由基耦合的释氧机理,提出了S₄-S₀转化期水结合至放氧复合体Mn₄CaO₄的三种不同模式.使用密度泛函理论计算了释氧后两种可能的自旋态势能面,结果表明它们在热力学上都是容易发生的,差别很小,能共存于S态循环之间的衔接阶段,并且对实验所测的S₁,S₂和S₃态的底物水交换速率没有差异性.然而,水结合的这三种类型理论上具有不同的底物选择性,对当前和之后的循环中底物的归属产生影响（Ca和Mn4的配体水或周围的结晶水）.但是,O₂的最终来源分别为S₄-S₀和S₂-S₃结合的两个水分子,关键在于它们演变为底物的时机决定于S₄-S₀的水结合机制.整个S态循环中,锰簇灵活多变的几何结构和Ca,Mn4及其附近的水通道是实现底物水转移和分解释氧的重要因素.     

9,10-二氰基蒽和杜烯间光诱导电子转移的电荷分离态和电子耦合

采用从头算方法,讨论了9,10-二氰基蒽(DCA)和杜烯(DUR)间光诱导电子转移反应的态-态跃迁.考虑基组重叠误差(BSSE)对相互作用能的校正,用MP₂方法优化得到重叠式[DCA…DUR]配合物的稳定构型.用单激发组态相互作用(CIS)方法讨论了[DCA…DUR]配合物的光诱导电荷分离和电荷复合过程.根据广义Mulliken-Hush(GMH)模型,计算了电荷复合过程的电子耦合矩阵元.结果表明,[DCA…DUR]配合物的S₀→S₁和S₀→S₂跃迁产生了两个强的局域激发态,S₀→S₃跃迁直接导致电荷分离态,小的振子强度预测该电荷转移(CT)跃迁是一弱跃迁,电荷分离态S₃衰变到低局域激发态或基态的电荷复合是可能的.     

理论研究二米基硼B(Mes)2位置异构对Ir(III)配合物Ir(ppy)2(acac)的光物理性质的影响

采用DFT/TDDFT方法研究了二米基硼B（Mes）₂基团修饰的一类Ir（ppy）₂（acac）配合物1～3的光物理性质. 计算了电子结构,吸收和发射光谱以及自旋轨道耦合矩阵< T₁^α|H_SOC|S_n >和辐射跃迁速率（k_r）,探讨了取代基位置不同对磷光辐射和非辐射跃迁性质的影响. 研究结果表明：向ppy配体的吡啶环引入B（Mes）₂基团,能够加强金属铱（Ir）与配体乙酰丙酮（acac）的相互作用,减小单-三重态能级差ΔE（S₁-T₁）,提高系间窜跃速率和磷光辐射跃迁速率. 向ppy配体的苯环引入B（Mes）₂基团则增大了S₀与T₁的结构变形和自旋轨道耦合矩阵< S₀|H_SOC|T₁ >,使非辐射跃迁速率增加. B（Mes）₂基团位置异构,导致金属d轨道分裂方式不同,其在三个方向的自旋轨道耦合作用不同,辐射跃迁和非辐射跃迁都随之改变. 从理论上解释了通过对ppy配体的吡啶环修饰可获得高磷光量子产率的原因.     

Cu/Co/Mn基氧载体释氧动力学及机理研究

以溶胶凝胶法制备了CuO/CuAl₂O₄、Co₃O₄/CoAl₂O₄以及Mn₂O₃/Al₂O₃氧载体,在流化床反应器中CO₂气氛下研究了不同温度下氧载体释氧特性,并通过分析得到各氧载体的释氧动力学机理函数、活化能及指前因子等重要参数。释氧过程中,氧载体CuO/CuAl₂O₄中CuO、CuAl₂O₄均为活性相,释氧后转化为Cu₂O及CuAlO₂,而Co₃O₄/CoAl₂O₄及Mn₂O₃/Al₂O₃中CoAl₂O₄和Al₂O₃均为惰性相,仅有Co₃O₄和Mn₂O₃参与释氧并分别转化为CoO和Mn₃O₄。三种氧载体的释氧过程均可由成核-核生长机理描述,释氧初期氧载体经化学反应形成新的活性核心,随后活性核心聚集形成还原态的氧载体团簇。各氧载体释氧的机理函数G(x)有不同的表达式,CuO/CuAl₂O₄、Co₃O₄/CoAl₂O₄、Mn₂O₃/Al₂O₃释氧的活化能E分别为226.37、130.06和65.90 kJ/mol,相对应的指前因子A分别为2.99×10⁶、4.96×10³和27.37 s^-1。     

光系统Ⅱ水氧化机制的研究进展

光系统Ⅱ(PSⅡ)的水氧化机制对于揭示光合作用的奥秘和促进人工光合的发展具有重要意义，但由于目前还不能通过实验确定处于S₄态的Mn₄CaO₅释放氧气的确切机制，因此该机制长期以来广受关注.自Kok循环模型提出后，PSⅡ的水氧化机制研究取得了巨大的进展.本文首先介绍了光合作用和PSⅡ的整体结构、PSⅡ的放氧复合物(OEC)、电子传递链及Kok循环，其次重点概述了目前几种广为人知的水氧化机制假设，包括“水亲核进攻”机制(WNA)、“自由基耦合”机制(RC)、“亲核氧-氧耦合”机制(NOOC)以及“双通道”机制，以期为后续PSⅡ水氧化机制研究和人工光合研究提供参考.     

二价双核铀聚吡咯配合物结构设计和铀-铀多重键的理论研究

经三十余年努力,二价铀溶液化学于近年取得突破性进展,Evans和Meyer等成功获得两个可通过X-ray晶体衍射表征结构的有机金属铀（II）配合物.为进一步拓展U^II配合物化学和探索可能存在的金属多重键,设计双核配合物[（U^II）₂（L）]（L为八齿氮供体低聚吡咯大环四价阴离子）,并使用相对论密度泛函理论优化其可能的电子自旋态异构体结构和计算相关性质.结果表明,[（U^II）₂（L）]具有三重态基态,其电子组态为π⁴σ²δ²;U（5f）原子轨道对高占据分子轨道有重要贡献;它的U-U键长为2.33Å、Mayer键级为3.89和对应的伸缩振动频率为259 cm^-1,被指认为U-U弱四重键.这一结论与QTAIM （quantum theory of atoms in molecule）的U-U键临界点处的电子/能量密度拓扑分析结果相一致.与不同氧化态铀同类物[（U^m）₂（L）]ⁿ⁺ （m=III,n=2;m=IV,n=4）比较显示,随着铀氧化态增大,U-U距离增长、键级变小、伸缩振动频率变小,金属铀电子自旋密度与常规预期值的差值（?S_U）增大;结合分子轨道和QTAIM参数分析,发现金属氧化态可以调控配体和金属轨道能级匹配程度和改变金属-金属多重键.     

氧空位控制BiVO4晶面异质结的磁性和光电催化性能

在铁磁光催化剂中,大多数光生电荷具有相同的自旋状态,因此可以有效抑制光生电子和空穴的复合.利用BiVO₄{010}和{110}晶面中氧空位的形成能不同,通过晶面取向和氧空位的协同作用来调控BiVO₄的铁磁性能.在N2气氛中退火后,BiVO₄晶面异质结中氧空位的比例随着{010}/{110}晶面比例的增加而降低,因为{010}晶面上氧空位的形成能低于{110}晶面.{010}/{110}晶面比例较低的BiVO₄晶面异质结的铁磁性能优于{010}/{110}晶面比例较高的BiVO₄,因为前者颗粒尺寸更小、更立体,其比表面积和界面区域更大,所以其表面未饱和自旋对总磁矩的贡献更大.{010}/{110}比例较高的BiVO₄晶面异质结具有更大的光电流密度和光电催化产氢效率,源于BiVO₄{010}晶面比{110}晶面具有更高的电荷迁移率、更好的吸附特性和更低的能垒.并且氧空位的引入也提高了BiVO₄的制氢效率.     

[Cu2Pt(npa)4X2](X=Cl-,NCS-)金属串配合物电子传输性质的研究

使用密度泛函理论(BP86)结合非平衡态格林函数(NEGF)方法研究金属串配合物[Cu₂Pt(npa)₄X₂] (X=Cl^-(1), NCS^-(2); npa=2-naphthyridylphenylamine)的电子结构和电子传输性质, 研究发现: (1)由于轴向配体NCS^-与Cu的结合比Cl^-的强, 使配合物1的Cu-Cu键比2的强而Cu-Pt键比2的弱, 故1的π^*_{Pt dxz/yz}轨道与π^*_Cu-Cu能级差ΔE比2小. (2) 1和2的传输通道均是β自旋的π^*轨道, 主要由π^*_Cu-Cu 和π^*_{Pt dxz/yz}轨道组合而成. ΔE越小π^*越离域, 传输能力越强. 在负偏压下和正偏压小于0.15 V时, 1的电流大于2; 但正偏压大于0.15 V后2的β电流显著高于1. (3) 2具有较好的整流效应. ΔE越大, Pt→Cu方向的传输越容易, 整流效应越强. 正偏压下2的电流显著大于负偏压下的电流, 0.15 V后2的整流比比1高10～40倍. (4)因ΔE_β< ΔE_α, α自旋通道传输能力小于β自旋的, 1和2具有良好的自旋过滤效应(高达80%～99%).     

聚吡咯铀酰氧-酰亚胺配合物结构、振动光谱和基团交换反应的相对论密度泛函理论计算

铀酰氧-酰亚胺混合型配合物的合成为热力学稳定、动力学惰性铀酰（UO₂²⁺）和等电子体系铀酰亚胺（U（NR）₂²⁺）研究建立了纽带. 使用相对论密度泛函理论计算“Pacman”结构配合物[（THF）（OU^VIE）（A₂L）]（E=O、NH、NMe和NPh; A=H和Li; L为八齿氮供体低聚吡咯大环配体）. 优化得到U=O/U=N距离与实验值符合; 键级和电子结构分析显示U=O_exo/U=N有部分三重键特征; 由于受Li离子扰动,U=O_endo强度则介于单键和双键之间. 计算表明O=U=NH和O=U=O成键相近,均具有对称和反对称伸缩振动频率,而取代基Me和Ph耦合作用使得U=N-C吸收峰出现在高频区域. 酰氧和酰亚胺基团交换反应计算发现独特Pacman结构配合物的反应能相对五角双锥型配合物的有所降低,其中=O与=NMe交换反应最易实现; A离子变换不但能调控配合物结构和特征振动谱,还可降低基团交换反应能.     

取代基对咔咯锰(V)-氧配合物Mn―O的成键影响

用密度泛函理论(DFT)方法对一系列A₃型咔咯锰(V)氧配合物进行了理论计算. 结果表明: 咔咯锰(V)-氧配合物中Mn―O键是由1 个σ键和2 个π键构成的叁键结构; 当咔咯中位取代基由推电子过渡到拉电子性质时, 咔咯骨架紧缩, Mn―O键缩短, 其拉曼光谱的伸缩振动峰往高波数移动; 取代基与氧原子的静电作用模式由正-负吸引转化为负-负排斥, 导致Mn―O键解离能ΔE减少, 即拉电子基团有利于增强咔咯锰(V)-氧配合物氧原子的活泼性.     

sPS/PET/SsPS-H共混体系的研究

以自制间规聚苯乙烯(sPS)功能化合成的磺化间规聚苯乙烯（SsPS-H)作相容剂,研究其对sPS/PET共混物微相结构与性能的影响,发现SsPS-H能够有效地改善二者的相容性,当sPS/PET/SsPS-H为85／15／2（重量比）时,冲击强度达到11．4kJ/m^2,为纯sPS的3倍,此时材料的弯曲强度为39．1MPa,下降约8％;DMA结果表明,随SsPS-H用量的增加,共混物的Tg逐渐提高;DSC分析结果表明,共混体系中sPS的熔点不受SsPS-H含量的影响,而PET的熔点在加入6份SpPS-H时明显降低。sPS在达到最大结晶速率的温度均随SsPS-H用量的增加先提而后下降。SEM观察到加入SsPS-H后,PET分散相的尺寸减小,且均匀程度增加,共混物室温下冲击断裂显著地由脆性转变为韧性,当加入6份SsPS-H后,冲击断裂又出现脆性。     

颗粒内受限聚合法制备PP/POE/PS合金

以等规聚丙烯/乙烯-辛烯共聚物(PP/POE)合金颗粒为扩散基体, 苯乙烯(St)为扩散单体, 利用颗粒内受限聚合法制备了PP/POE/PS三元合金. 结果表明, 对于POE质量分数为20%~40%的PP/POE合金颗粒, St均可扩散至直径为4 mm的颗粒中心部位, 在POE非晶相中生成相尺寸为几十至几百纳米的PS球. 在PP/POE合金颗粒的不同部位, 因POE相尺寸及单体的吸附量不同, 生成的PS相尺寸也不同, 在颗粒中心部位生成的PS球最小. 研究了St在PP/POE(质量比80: 20)颗粒中的扩散-聚合行为, 结果表明, St在合金颗粒中的扩散速率和扩散饱和值远大于在纯PP颗粒中的扩散速率和饱和值, 这主要是因为PP/POE合金颗粒中的非晶POE相有利于扩散. 改变单体投料量可以获得具有不同PS含量的PP/POE/PS三元合金. 结晶性能研究结果表明, PS在非晶POE相中的优先分布会使POE相体积增大, 从而使PP的结晶温度和熔融温度降低. 随着PS量的进一步增大, 分布在PP中的PS对PP有结晶成核作用.     

Water/ionic surfactant/alkanol/hydrocarbon systems. Realms-of-existence and transport properties of microemulsion type media

From a thorough study of many systems incorporating water, the ionic surfactant sodium dodecylsulfate, straighter or branched alkanols and aliphatic or aromatic hydrocarbons, it clearly appears that the molecular structure of the alkanol used as the cosurfactant is the composition factor that primarily determines the configuration of the microemulsion domain and, correlatively, the type of the microemulsion electroconductive and viscous behavior.     

Synthesis and characterization of NixMg1−xAl2O4 nano ceramic pigments via a combustion route

MgAl₂O₄ was successfully used as a crystalline host network for the synthesis of nickel-based nano cyan refractory ceramic pigments. Different compositions of Ni_xMg_1−xAl₂O₄ (0.1 ? x ? 0.8) powders have been prepared by using a low temperature combustion reaction (LTCR) of the corresponding metal nitrates with urea (U) as a fuel at 300 °C in an open air furnace. The as-synthesized samples were characterized by thermal analysis (TG-DTG/DTA), X-ray powder diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and transmission electron microscopy (TEM). UV-Vis and diffuse reflectance spectroscopy (DRS) using CIE- L^∗a^∗b^∗ parameters methods have been used for color measurements. The results show that the Ni_xMg_1−xAl₂O₄ samples are the crystalline phase with a particle size of 8.85-43.66 nm in the temperature range 500-1200 °C. The density, particle size, shape and color are determined for all the prepared samples with different calcination times and temperatures.     

结晶-非晶共混体系的结晶行为研究——PEO/PMMA与PEO/PVA共混物

用DSC和傅里叶红外(FTIR)光谱表征PEO/PMMA和PEO/PVA共混体系的结晶行为。发现PEO/PVA体系的结晶度与其组成的变化是一致的;而PEO/PMMA体系的结晶度随非晶组分增加而下降的速度,从与组成变化一致到比后者快,但又随时间而改变。对此结晶/非晶共混体系的结晶度随组成和时间而变化的现象,可用体系的玻璃化转变温度(T_g)来解释。     

CuNPs/PAA/GR纳米新材料修饰玻碳电极检测猪肉中的莱克多巴胺

采用一种温和且简单的原位生长法将铜纳米粒子和石墨烯非共价键合,形成一种对莱克多巴胺催化活性高的复合纳米新材料Cu NPs/PAA/GR。该材料用扫描电镜表征形貌,用阻抗表征修饰电极。不同扫速和p H值条件下,以其修饰玻碳电极构建的电化学体系受吸附控制,莱克多巴胺在该电极表面的反应机理属两电子转移过程。体系中电化学参数为:电子转移数(n)=1.7,修饰电极的有效面积为3.57 cm2,为裸电极的12.6倍,电极吸附量(Гs)为1.98×10-12mol/cm2。采用微分脉冲伏安法进行检测,莱克多巴胺的浓度在1~30μmol/L范围内呈良好线性关系(r2=0.990 2),检出限(S/N=3)为18.3 nmol/L。该传感器经济易制备、灵敏性高、稳定性与重现性好。将该传感器用于猪肉中莱克多巴胺的检测,其回收率为97.0%~102.5%,相对标准偏差为2.8%~3.2%。     

PAHs Formation in the Depositions in a Methyl tert-Butyl Ether/Ar,a Methyl tert-Butyl Ether/O2/Ar and a Methyl tert-Butyl Ether/H2/Ar RF Plasma Environment

Contents and distributions of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in the depositions were investigated and discussed in a MTBE/Ar, a MTBE/O₂/Ar and a MTBE/H₂/Ar plasma systems. A radio-frequency (RF) plasma system was used to produce the depositions under the designed operational condition. The identification and quantification of PAHs was accomplished by using a GC with a mass selectivity detector (GC/MS). Results indicated that when the input power controlled at high wattage (70 W) in the three systems, the contents of total-PAH in the MTBE/Ar system are higher than those of total-PAH in other system with adding O₂ or H₂. The comparison of three systems indicated the formation and accumulation of PAHs in the MTBE/Ar system is easier than other systems. At high input power wattage, when the MTBE/Ar mixture added O₂ or H₂, the domain pattern was shifted from both 3- and 4-ring PAH to 2-ring PAH. As far as the total-PAH content is concerned, the MTBE/Ar system at 70 W was found to have the highest mean total-PAH content (1540 g/g), while the MTBE/O₂/Ar system at 20 W had the lowest mean total-PAH content (44.4 g/g).     

Transition metal complexes of the tripodal ligand 4-(2′-pyridylmethyl)-4-azaheptane-1,7-diamine. Crystal structures of [CuLCl]ClO4 and [NiL(MeCN)2](ClO4)2

The tripodal ligand 4-(2′-pyridylmthyl)-4-azaheptane-1,7-diamine has been prepared by reaction of 2-aminemethyl pyridine with acrylonitrile, followed by the reduction of the nitrile groups. Copper(II), nickel(II), zinc(II), cobalt(III) and chromium(III) complexes of the ligand have been prepared and characterized and the crystal structures of the complexes [CuLCl]ClO₄ and [NiL(MeCN)₂](ClO₄)₂ determined. The copper complex is five coordinate with approximate square pyramidal stereochemistry with the apical position occupied by a primary amine donor. The nickel complex is octahedral with the pyridine nitrogen donor lying trans to an acetonitrile ligand.     

Three interpenetrated frameworks constructed by long flexible N,N′-bipyridyl and dicarboxylate ligands

Three interpenetrated polymeric networks, {[Co(bpp)(OH-BDC)] · H₂O}_n (1) [Ni(bpp)_1.5(H₂O)(OH-BDC)]_n (2) and {[Cd(bpp)(H₂O)(OH-BDC)] · 2H₂O}_n (3), have been prepared by hydrothermal reactions of 1,3-bis(4-pyridyl)propane (bpp), 5-hydroxyisophthalic acid (OH-H₂BDC), with Co(NO₃)₂ · 6H₂O, Ni(NO₃)₂ · 6H₂O and Cd(NO₃)₂ · 4H₂O, respectively. Single-crystal X-ray diffraction analyses reveal that the three compounds all exhibit interpenetrated but entirely different structures. Compound 1 is a fourfold interpenetrated adamantanoid structure with water molecules as space fillers, in which bpp adopts a TG conformation (T = trans, G = gauche). Compound 2 is an interdigitated structure from the interpenetrated long arms of one-dimensional molecular ladders, while bpp in 2 adopts both TT and TG conformations. Compound 3 is a twofold interpenetrated three-dimensional network from a one-dimensional metal-carboxylate chain bridged by TG conformational bpp. The hydrogen bonding interactions in 1–3 further stabilize the whole structural frameworks and play critical roles in their constructions.     

PEO／PVP共混体系结晶行为

本文用WAXD、PLM、DSC方法研究了聚氧化乙烯(PEO)/聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)共混体系的结晶行为,探索了两组分聚合物间相互作用及体系结晶度与非晶组分含量的关系。DSC研究表明PEO/PVP共混体系具有两个玻璃化转变温度,分别是纯组分的T_g,无相容性。应用Avrami和LH方程对其动力学参数进行了研究。偏光显微镜观察了共混物结构形态。