NMR法研究Na~+在二元混合溶剂中的溶剂化(Ⅱ)

本文测定了NaBPh_4在CH_3OH-CH_3COCH_3,CH_3OH-CH_3CN,DMSO-DMF,DMSO-HCONH_2混合溶剂体系中~(23)Na~+的化学位移随溶剂组成的变化规律。利用Covington模型计算了四个混合溶剂体系中一种溶剂B对另一种溶剂A的优先溶剂化自由能。同时利用等溶剂化点法比较了各种溶剂对Na~+的溶剂化能力。两种方法得出的相对溶剂化能力为:对甲醇体系二种方法皆为CH_3OH>CH_2-COCH_3>CH_3CN。对DMSO体系,Covington模型:DMSO>HCONH_2>DMF;等溶剂化点法:DMSO=HCONH_2>DMF 实验结果表明:在二元混合溶剂体系中一种溶剂对阳离子的溶剂化能力的大小除了与其本身的特性有关外,还与共同构成二元系的另一种溶剂的性质有关。     

NMR 法研究Na+在二元混合溶剂中的溶剂化

本文测定了NaClO_4在水-丙酮, 水-乙腈,水-乙醇以及NaBPh_4在甲醇-DMF, 甲醇-苯, 甲醇-二氧六圜混合溶剂体系中~(23)Na~+的化学位移随溶剂组成的变化规律。利用等溶剂化点比较了各溶剂对Na~+的溶剂化能力: H_2O>(CH_3)_2CO≥CH_3CN≥C_2H_5OH; DMF>CH_3OH。对于甲醇-DMF和水-丙酮体系, 估算出DMF对甲醇, 丙酮对水的Na~+优先溶剂化自由能分别为-2.7 kJmol~(-1)和+4.6 kJmol~(-1)。在甲醇-苯混合溶剂体系中, ~(23)Na~+的化学位移独立于苯的含量。它支持了甲醇-惰性溶剂混合体系的单一溶剂化模型。而在甲醇-二氧六圜体系中~(23)Na~+的化学位移随混合溶剂组成而发生变化。~(23)Na~+磁共振的峰宽随二氧六圜的加入急剧增加, 这表明二氧六圜分子可能进入了在甲醇中的Na~+原溶剂化层, 导致了Na~+化学环境不对称。     

NMR 法研究Na~ 在二元混合溶剂中的溶剂化

本文测定了 NaClO_4在水-丙酮,水-乙腈,水-乙醇以及 NaBPh_4在甲醇-DMF,甲醇-苯,甲醇-二氧六圜混合溶剂体系中~(23)Na~ 的化学位移随溶剂组成的变化规律。利用等溶剂化点比较了各溶剂对 Na~ 的溶剂化能力:H_2O>(CH_3)_2CO≥CH_3CN≥C_2H_5OH;DMF>CH_3OH。对于甲醇-DMF 和水-丙酮体系,估算出 DMF 对甲醇,丙酮对水的 Na~ 优先溶剂化自由能分别为-2.7kJmol~(-1)和 4.6kJmol~(-1)。在甲醇-苯混合溶剂体系中,~(23)Na~ 的化学位移独立于苯的含量。它支持了甲醇-惰性溶剂混合体系的单一溶剂化模型。而在甲醇-二氧六圜体系中~(23)Na~ 的化学位移随混合溶剂组成而发生变化。~(23)Na~ 磁共振的峰宽随二氧六圜的加入急剧增加,这表明二氧六圜分子可能进入了在甲醇中的 Na~ 原溶剂化层,导致了 Na~ 化学环境不对称。     

NaCl、KCl在CH_3OH+DMF或DMSO混合溶剂中的溶解度,278、288、298、303、313K

本工作测定了NaCl、KCl在CH_3OH与DMF及CH_3OH与DMSO全组成范围混合溶剂中的溶解度。实验温度分别是;对NaCl:278、288、298、303、313K,对KCl:288、303、313K。随着溶剂组成变化KCl和NaCl的溶解度曲线皆有一极大值。溶解度温度系数分别为正和负,随着溶剂中CH_3OH组份的减少温度系数减小。根据实验结果,计算得NaCl和KCl自甲醇至混合溶剂的转移自由能和熵。对离子在此混合物中的溶剂化、结构影响和盐的溶解倾向作了初步解释。     

NaCl、KCl在CH3OH+DMF或DMSO混合溶剂中的溶解度, 278、288、298、303、313 K

本工作测定了NaCl、KCl在CH_3OH与DMF及CH_3OH与DMSO全组成范围混合溶剂中的溶解度。实验温度分别是; 对NaCl:278、288、298、303、313 K, 对KCl:288、303、313 K。随着溶剂组成变化KCl和NaCl的溶解度曲线皆有一极大值。溶解度温度系数分别为正和负, 随着溶剂中CH_3OH组份的减少温度系数减小。根据实验结果, 计算得NaCl和KCl自甲醇至混合溶剂的转移自由能和熵。对离子在此混合物中的溶剂化、结构影响和盐的溶解倾向作了初步解释。     

氮氧自由基的研究VIII. 关于溶剂极性经验参数的讨论

作者测定了有机溶剂-水二元混合溶剂体系中2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧自由基(TMPO)的ESRaN 值. 这类混合溶剂体系中aN-m关系可归属有机二元混合溶剂体系的四种典型线关系. 比较了几种溶剂极性经验参数, 说明各种经验极参数-m关系图的差异是特定模型反痘中溶剂分子与溶质分子间相互作用不同的反映. 对二元混合溶剂体系而言, aN-Er(30),aN-Z一般不具有线线性关系, 认为溶剂极性经验参数是溶剂(包括溶剂混合物)对模型化合物溶剂化能力的标度, 给出了在各种溶剂体系中的aN 测定值, 作为溶剂对中性偶极分子相对溶剂化能力的经验标度.     

氮氧自由基的研究——Ⅷ.关于溶剂极性经验参数的讨论

作者测定了有机溶剂-水二元混合溶剂体系中2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TMPO)的ESRa_N 值.这类混合溶剂体系中 a_N-m 关系可归属有机二元混合溶剂体系的四种典型线型关系.比较了几种溶剂极性经验参数,说明各种经验极性参数-m 关系图的差异是特定模型反应中溶剂分子与溶质分子间相互作用不同的反映.对二元混合溶剂体系而言,a_N-E_T(30),a_N-Z 一般不具有线性关系,认为溶剂极性经验参数是溶剂(包括溶剂混合物)对模型化合物溶剂化能力的标度,给出了在各种溶剂体系中的 a_N 测定值,作为溶剂对中性偶极分子相对溶剂化能力的经验标度.     

氟化钠及氯化钠由水至水与二氧六圜混合溶剂的标准转移Gibbs能及活度系数的测定——应用离子选择电极研究溶液热力学

本文应用钠离子玻璃电极分别和氟离子及氯离子选择性电极组成无液接界可逆电池Na~+玻璃电极| MX(m) | |H_2O或混合溶剂|X~-选择性电极测定电池在NaF-H_2O-1,4-(CH_2)_4O_2(二氧六圜)及NaCl-H_2O-1,4-(CH_2)_4O_2体系的标准电动势, 计算NaF及NaCl由水至水-二氧六圜混合溶剂的转移Gibbs能及盐在不同组成溶液中的活度系数。并将NaCl-H_2O-1,4-(CH_2)_4O_2体系的△E_t~·的测定值与文献值进行比较, 结果进一步表明应用离子选择性电极进行溶液热力学研究是可靠的, 此外, 将本文的结果与以前的工作比较, 讨论了溶剂对△G_t°的影响。     

系统研究溶剂和温度对形成三种钴簇基金属-有机框架化合物的影响：结构和气体吸附性质

通过调控DMSO/DMF/H2O混合溶剂中溶剂成分的物质的量比和反应温度,合成出3种基于1,3,5-三(4′-羧甲基苯基)苯(H3BTB)和氯化钴的钴簇基金属-有机框架化合物(NH2Me2)2[Co3O(BTB)2(H2O)].2H2O.4.5DMF.7.5DMSO(1),(NH2Me2)2[Co4O(BTB)8/3].6H2O.13DMSO(2)和(NH2Me2)2[Co6O3(BTB)8/3(H2O)4].5H2O.5DMF.13DMSO(3),它们分别含有三核Co3O簇、四核Co4O簇和六核Co6O3簇。这种六核簇为我们首次发现。研究表明,相对中等的温度105℃和较多DMF的使用有利于三核簇的形成;125℃高温和溶剂DMSO有利于四核簇的构建;与形成1的条件相比,较低的温度95℃和更多水的存在则有利于六核簇的生成。2和3虽然由不同的金属簇构成,但具有相同的框架结构,Schlfli符号为(43)8(48.64.812.104)3。此外,还研究了2和3抽出溶剂后产物的气体吸附性质,它们均具有较高的氢气吸附焓。     

1,4—戊二烯与碳五烃及溶剂间的汽液平衡

用流动汽液平衡釜测定了如下四个二元体系三个三元体系在0,12,22℃下的汽液平衡: ①1,4-戊二烯(1)与异戊二烯(2);②1,4-戊二烯(1)与2-甲基丁烯-2(2);③1,4-戊二烯(1)与正戊烷(2);④1,4-戊二烯(1)与乙腈(2);⑤1,4-戊二烯(1)与异戊二烯(2)及乙腈(3);⑥1,4-戊二烯(1)与异戊二烯(2)及DMF(3);⑦1,4-戊二烯(1)与异戊二烯(2)及NMP(3)。四个二元体系平衡数据均通过热力学一致性检验。用Wilson方程关联二元数据,汽相摩尔组成平均偏差△y<0.01,对三元体系数据进行推算△y<0.02。用汽液色谱测定了1,4-戊二烯在NMP、DMF及乙腈溶剂中不同温度下的无限稀释活度系数(z~∞),相对挥发度(α~∞)及选择性(S~∞),得到了1,4-戊二烯在上述三种溶剂中的溶解焓和混合焓。结果表明,NMP对1,4-戊二烯和异戊二烯的分离能力最佳。     

氮氧自由基的研究——Ⅶ.二元混合溶剂体系的溶剂效应

以2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基为模型化合物,测定了32种二元混合溶剂体系在溶剂摩尔比变化时氮氧自由基的电子自旋共振谱.发现对不同的溶剂体系,各向同性超精细分裂常数 a_N随溶剂摩尔数变化的规律不同,表现出四种典型的变化趋势;中性偶极顺磁性分子在混合溶剂中也存在着优先溶剂化现象,对这些现象进行了初步讨论.     

Li＋在PC＋DMF混合溶剂中优先溶剂化的13C NMR研究

利用¹³C NMR光谱技术研究了Li^＋在碳酸丙烯酯(PC)＋N,N-二甲基甲酰胺(DMF)混合溶剂中的优先溶剂化现象. 根据溶剂分子中碳原子的化学位移随锂盐浓度的变化关系, 确定了与Li^＋发生配位的原子. 碳原子的配位位移值随混合溶剂组成的变化关系表明, 在LiClO₄＋PC＋DMF混合物中, DMF分子对Li^＋的溶剂化作用较PC分子强. 定量计算得到, 在n(PC)∶n(DMF)＝1∶1(摩尔比)的混合溶剂中, PC与DMF分子数在Li^＋第一溶剂化层中的比率为0.12, 说明Li^＋优先被DMF分子溶剂化.     

定标粒子理论在离子溶剂化自由能计算中的应用

本文根据定标粒子溶液理论计算了KCl、KBr、NaCl、NaBr、CsCl和CsBr在DMSO、DMF、MeOH、(CH₃)₂CO、MeCN、EtOH和H₂O中的溶剂化自由能,涉及的离子-溶剂间静电相互作用能,用“一层连续介质模型”所给出的公式计算,结果与实验符合很好。     

Na-β氧化铝/NaOH水溶液界面电势的测定

测定了Na-β氧化铝管在NaOH、NaOH-KOH、NaOH-(CH_3)_4NOH以及NaOH-NaCl四种溶液的浓差电池体系中的电动势, 求得Na-β氧化铝与NaOH水溶液之间的界面电势Δφ。结果表明: 在NaOH、NaOH-NaCl水溶液中, Δφ与loga_2(Na~+)/a_1(Na~+)之间的关系服从Nernst公式; K~+离子的存在影响Δφ值, 而OH~-、(CH_3)_4N~+贴无影响。探讨了用β氧化铝在高浓碱性Na~+水溶液中做Na~+离子选择性电极的可能性。     

Na-β氧化铝/NaOH水溶液界面电势的测定

测定了Na-β氧化铝管在NaOH、NaOH-KOH、NaOH-(CH_3)_4NOH以及NaOH-NaCl四种溶液的浓差电池体系中的电动势,求得Na-β氧化铝与NaOH水溶液之间的界面电势Δφ。结果表明:在NaOH、NaOH-NaCl水溶液中,Δφ与loga_2(Na~+)/a_1(Na~+)之间的关系服从Nernst公式;K~+离子的存在影响Δφ值,而OH~-、(CH_3)_4N~+贴无影响。探讨了用β氧化铝在高浓碱性Na~+水溶液中做Na~+离子选择性电极的可能性。     

平板结构高效钙钛矿太阳能电池的旋涂溶液溶剂工程

自2009年首次应用于太阳能电池中以来,有机铅卤化物钙钛矿材料得到了极大关注.据文献报道,有机铅卤化物钙钛矿材料在不同结构的太阳能电池中都得到了应用,其中与有机太阳能电池类似的平板结构钙钛矿具有结构简单、制备容易等优点,非常适合用于柔性电池和多节电池等各种应用.在平板结构的太阳能电池中,制备高质量的钙钛矿薄膜至关重要.真空热蒸镀法虽然可以制备厚度均匀的钙钛矿薄膜,获得高的器件性能,但是设备成本较高,不利于大规模生产.而在溶液法中,早期的一步旋涂法和两步法由于没有多孔金属氧化物的支撑,很难制备均匀的钙钛矿平板薄膜;而气相辅助的两步法虽然制备的薄膜比较均匀,但反应时间却比较长.程一兵研究组采用在旋涂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液时滴加氯苯使钙钛矿快速析出结晶的方法,制备了高质量的均匀的CH3NH3PbI3薄膜. Seok研究组采用1,4-丁内酯(GBL)和二甲基亚砜(DMSO)的混和溶剂,在旋涂时滴加甲苯的方法,在多孔二氧化钛上也制得了均匀的CH3NH3PbI3薄膜,取得了很高转化效率(16.7%),但缺少对不同溶剂比例的细致研究,另外,也没有对平板结构电池性能进行研究.
　　本文采用DMF-DMSO和GBL-DMSO作为混合溶剂在二氧化钛致密层上旋涂制备了平板结构的钙钛矿薄膜,并且对混合溶剂的比例对器件性能的影响进行了详细的考察和优化.当纯DMF或纯GBL作为旋涂溶剂时,得到的CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜含有大量不连续的晶粒,表面的覆盖度很差,对入射光的吸收远弱于连续均匀的薄膜.而且XRD结果表明,纯DMF或纯GBL作为旋涂溶剂的薄膜残留有前驱体的杂质,对器件性能非常不利.而采用DMSO作为旋涂溶剂时,制得的薄膜表面则比较均匀,几乎达到100%的覆盖.这主要是由于在旋涂溶液中形成了PbI2-CH3NH3I-DMSO的中间相,这样可以避免纯DMF或纯GBL溶剂蒸发时PbI2和CH3NH3I的剧烈反应,因此退火后制得的CH3NH3PbI3薄膜非常均匀.然而由于纯DMSO的高粘度和低挥发速度,并不是非常适合作为旋涂溶剂,因此我们将DMF和GBL加入到DMSO中形成混合溶剂来考察对制备的钙钛矿薄膜质量和器件性能的影响.扫描电镜结果表明,加入20%~40%体积分数的DMF时,形成的薄膜表面非常均匀而且晶粒尺寸很大,达到微米级别,这样有利于减少晶界处的复合,提高电池性能.继续增加DMF比例会导致晶粒减小,晶界和孔隙增多,薄膜表面也更加粗糙.而加入GBL时得到的晶粒要远小于加入DMF时的尺寸,并且随着GBL比例的增加,薄膜的表面变得更加粗糙,孔隙明显增多,严重影响电池性能. XRD结果表明,纯DMSO和混合溶剂制得的薄膜都没有前驱体的残留.紫外可见吸收光谱表明,随着DMF比例的增加,吸收逐渐增强;而随着GBL比例的增加,吸收逐渐减弱.这主要由于不同比例溶剂制得的薄膜厚度有所差异造成的.
　　由相关的薄膜制备的平板结构太阳能电池I-V测试表明：当使用DMF-DMSO混合溶剂时,随着DMF比例由0%增至40%,短路电流和开路电压逐渐增加,填充因子略微减小,总体上导致光电转化效率逐渐增大.随着DMF继续增多,开路电压和填充因子的减小导致转化效率逐渐降低.而当使用GBL-DMSO混合溶剂时,主要受到短路电流的影响,电池的效率明显低于含DMF的混合溶剂的情况,而且随着GBL增多,电池效率逐渐降低.电池的最高转化效率达到了16.5%,最高功率点下固定电压扫描得到的稳态效率也达到了14.4%,高于报道中采用类似结构的电池的性能.由于在整个电池制备过程中,整个实验过程都低于100°C,该方法非常适合未来推广到柔性太阳能电池和多节太阳能电池上.     

Li＋在PC＋DMF混合溶剂中优先溶剂化的13C NMR研究

利用¹³C NMR光谱技术研究了Li^＋在碳酸丙烯酯(PC)＋N,N-二甲基甲酰胺(DMF)混合溶剂中的优先溶剂化现象. 根据溶剂分子中碳原子的化学位移随锂盐浓度的变化关系, 确定了与Li^＋发生配位的原子. 碳原子的配位位移值随混合溶剂组成的变化关系表明, 在LiClO₄＋PC＋DMF混合物中, DMF分子对Li^＋的溶剂化作用较PC分子强. 定量计算得到, 在n(PC)∶n(DMF)＝1∶1(摩尔比)的混合溶剂中, PC与DMF分子数在Li^＋第一溶剂化层中的比率为0.12, 说明Li^＋优先被DMF分子溶剂化.     

熔融NaCaF3、Na2CaF4和Na3CaF5的分子动力学模拟

通过分子动力学模拟，研究了熔盐溶液NaCaF_3、Na_2CaF_4和Na_4CaF_5体系，模拟表明，三种二元混合系的径向分布函数十分接近．由模拟所得到的摩尔混合焓很好地与实验值一致．混合焓与Na~+离子势阱深度之间表现出很好的线性关系．模拟表明，在Na_2CaF_4体系中，即NaF-CaF_2二元系处于低共熔混合组分比NaF:CaF_2＝2:1时，Na~+，Ca~(2+)和F~-离子的自扩散系数出现很大的反常．     

电解质在混合溶剂中的溶解度——盐-DMSO(或DMF)-惰性溶剂体系

本文测定了盐在含苯、甲苯、对二甲苯和四氯化碳的DMSO或DMF混合溶剂中的溶解度。结果符合经验公式lg(S₀/S_m)=K^φφ_Ne;对K^φ的规律作了初步讨论。     

Li＋在基于N,N-二甲基甲酰胺混合溶剂中的溶剂化

利用红外和拉曼光谱技术研究了Li^＋在不同浓度、不同溶剂组成的LiBF₄/N,N-二甲基甲酰胺-乙腈、LiBF₄/N,N-二甲基甲酰胺-四氢呋喃电解质溶液中的优先溶剂化现象. 红外和拉曼光谱的分析表明, Li^＋主要与DMF分子相互作用, 导致该分子的C＝O伸缩振动谱带、N—C＝O形变谱带、CH₃摇摆谱带等发生了分裂. Li^＋与其它溶剂分子的相互作用较弱, 谱带的分裂现象并不明显. Li^＋溶剂化数的计算显示, Li^＋第一溶剂化层内DMF分子的数目一般大于2, 这说明 Li^＋在混合溶剂体系内优先与DMF分子相互作用. 量子化学计算支持了这一结论.