纳米铁的低温热容和热力学性质研究

用扫描电子显微镜(SEM)测定了纳米铁试样的粒径, SEM结果表明Fe试样平均粒径d为25 nm. 在84～350 K温区, 用精密低温绝热量热计测定了该纳米铁试样的等压摩尔热容, 拟合出其等压摩尔热容与热力学温度的函数关系式: Cp=36.831+14.772x−5.4968x2−0.7099x3−1.3188x4, 其中x=(T−234)/156. 根据热容与热力学函数关系, 计算了以298.15 K为基准的纳米Fe(d=25 nm)热力学函数, 并与文献报导的粗晶Fe及粒径87 nm Fe的热容进行了比较, 从能量角度分析了不同粒径Fe热容曲线差别产生的原因.     

配合物Zn(Met)SO4•H2O(s)的低温热容和标准摩尔生成焓

利用精密自动绝热热量计直接测定了配合物Zn(Met)SO₄•H₂O(s) 在78～370 K温区的摩尔热容. 通过热容曲线的解析得到该配合物的起始脱水温度为T₀＝329.50 K. 将该温区的摩尔热容实验值用最小二乘法拟合得到摩尔热容 (C_p,m)对温度(T)的多项式方程, 并且在此基础上计算出了它的舒平热容值和各种热力学函数值. 依据Hess定律, 通过设计热化学循环, 选择体积为100 cm³、浓度为2 mol•L^－1的盐酸作为量热溶剂, 利用等温环境溶解-反应热量计, 测定和推算出该配合物的标准摩尔生成焓为Δ_fH_m⁰＝－(2069.30±0.74) kJ•mol^－1.     

烟酸的低温热容和标准摩尔生成焓

利用精密自动绝热热量计测量了分析纯烟酸在78～400 K温区的低温热容. 用最小二乘法将实验摩尔热容对温度进行拟合, 得到了热容随温度变化的多项式方程. 用此方程进行数值积分, 得到在此温区每隔5 K的舒平热容值和相对于298.15 K时的热力学函数值. 利用精密静止氧弹燃烧热量计测定了烟酸在298.15 K时的恒体积燃烧能为 Δ_cU＝ －(24528.3±16.1) J•g^－1. 依据物质燃烧焓定义计算出烟酸的标准摩尔燃烧焓为: Δ_cH_m^o＝－(3019.05±1.98) kJ•mol^－1. 最后, 依据Hess定律计算出烟酸的标准摩尔生成焓为: Δ_fH_m^o＝－(56.76±2.13) kJ•mol^－1.     

八水氢氧化钡Ba(OH)2×8H2O(s)的低温热容和热力学性质

八水氢氧化钡Ba(OH)₂×8H₂O(s)因相变潜热大使其作为胶囊化相变储能材料的应用已受到人们的广泛关注, 但是其热力学性质数据依然缺乏. 本文利用精密自动绝热量热计准确测定了八水氢氧化钡Ba(OH)₂×8H₂O(s)在78－370 K温区的低温热容. 在热容曲线上发现在345－356 K温区有一个明显的吸热峰. 通过分析发现, 这个峰对应着样品的熔化和第一次脱水的焓变之和. 用最小二乘法将78－345 K和356－369 K两个温区的摩尔热容实验值分别拟合成了热容对温度的多项式方程. 通过在温区298－370 K内的三次重复热容测量，得到了相转变所对应的峰温、焓变和熵变分别为：(355.007 ± 0.076) K, (73.506 ± 0.011) kJ×mol^-1 and (207.140 ± 0.074) J×K^-1×mol^-1. 通过两个热容多项式方程的数值积分计算出了这个化合物的舒平热容值和相对于298.15 K的热力学函数,(H_T - H_298.15K) 和 (S_T - S_298.15K). 另外，利用DSC和TG-DTG技术对这个化合物的热分解行为进行了进一步的研究. 从实验结果的分析知, 这个化合物的相转变的潜热之所以变得比正常化合物的大, 主要原因是它融化过程中伴随着7 H₂O 和脱出.     

配位化合物Zn(Met)3(NO3)2·H2O(s)(Met=L-α-蛋氨酸)的低温热容及标准摩尔生成焓

利用精密绝热热量仪测定了化合物配合物Zn(Met)₃(NO₃)₂·H₂O (s) (Met=L-α-蛋氨酸)在78-371 K温区的摩尔热容. 通过热容曲线解析, 得到了该配合物的起始脱水温度为T_D=325.10 K. 将该温区的摩尔热容实验值用最小二乘法拟合得到了摩尔热容(C_p)对约化温度(T)的多项式方程, 由此计算得到了配合物的舒平热容值和热力学函数值. 基于设计的热化学循环, 选择100 mL of 2 mol·L^-1 HCl为量热溶剂, 利用等温环境溶解-反应热量计, 得到了298.15 K配合物的标准摩尔生成焓为Δ_fH_m⁰[Zn(Met)₃(NO₃)₂·H₂O(s),s]=-(1472.65±0.76) J·mol^-1.     

稀土高氯酸盐-谷氨酸配合物[Pr2(L-α-Glu)2(ClO4)(H2O)7](ClO4)3•4H2O的低温热容和热化学研究

合成了一种稀土高氯酸盐-谷氨酸配合物. 经TG/DTG、化学和元素分析、FTIR及与相关文献对比, 确定其组成为[Pr₂(L-α-Glu)₂(ClO₄)(H₂O)₇](ClO₄)₃•4H₂O, 纯度为99.0%以上. 利用显微熔点仪分析发现其没有熔点. 在78～370 K温区, 用精密绝热量热仪测量其低温热容, 在285～306 K温区发现一明显吸热峰, 归结为固-固相变过程. 通过相变温区三次重复热容测量, 得到相变温度T_tr、相变焓Δ_trH_m和相变熵Δ_trS_m分别为(297.158±0.280) K, (12.338±0.016) kJ•mol^－1和(41.520±0.156) J•K^－1•mol^－1. 用最小二乘法将非相变温区的热容对温度进行拟合, 得到了热容随温度变化的两个多项式方程. 用此方程进行数值积分, 得到每隔5 K的舒平热容值和相对于273.15 K的热力学函数值. 根据TG/DTG结果, 推测了该配合物的热分解机理. 依据Hess定律, 选择1 mol•dm^－3盐酸为量热溶剂, 利用等温环境溶解-反应量热计, 测定了该配合物的标准摩尔生成焓为: Δ_fH_m⁰＝－(7223.1±2.4) kJ•mol^－1.     

Criegee自由基CH2O2与H2O反应机理及动力学的理论研究

在6-311＋G(2d,2p)水平下, 采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法, 研究了Criegee 自由基CH₂O₂与H₂O的反应. 结果表明反应存在三个通道: CH₂O₂＋H₂O®HOCH₂OOH (R1); CH₂O₂＋H₂O®HCO＋OH＋H₂O (R2); CH₂O₂＋H₂O®HCHO＋H₂O₂ (R3), 各通道的势垒高度分别为43.35, 85.30和125.85 kJ/mol. 298 K下主反应通道(R1)的经典过渡态理论(TST)与变分过渡态理论(CVT)的速率常数k^TST与k^CVT均为2.47×10^－17 cm³•molecule^－1•s^－1, 而经小曲率隧道效应模型(SCT)校正后的速率常数k^CVT/SCT为 5.22×10^－17 cm³•molecule^－1•s^－1. 另外, 还给出了200～2000 K 温度范围内拟合得到的速率常数随温度变化的三参数Arrhenius方程.     

核酸适体修饰纳米金共振散射光谱探针快速检测痕量Pb2＋

以柠檬酸三钠做稳定剂, 用硼氢化钠还原氯金酸制备了粒径为5 nm的纳米金. 用铅离子核酸适体aptamer保护纳米金获得了检测铅离子的适体纳米金(aptamer-NG)共振散射光谱探针. 在pH 7.0的Na₂HPO₄-NaH₂PO₄缓冲溶液中及30 mmol•L^－1 NaCl存在下, aptamer-NG稳定而不聚集. Pb^2＋可与该探针中的aptamer形成非常稳定的G-四分体结构, 并释放出纳米金. 在NaCl作用下纳米金聚集形成较大的微粒, 导致552 nm处共振散射峰强度增大. Pb^2＋浓度在0.07～42 nmol•L^－1范围内与552 nm处共振散射强度增大值ΔI成线性关系, 其回归方程为ΔI＝12.0c＋9.2, 线性相关系数为0.9965, 方法检出限为0.03 nmol•L^－1 Pb^2＋. 该方法用于水样中铅离子检测, 结果与石墨炉原子吸收光谱法结果一致.     

Ce1－xNdxO2－δ固溶体的电子顺磁共振谱和阻抗谱的研究

利用溶胶-凝胶方法在800 ℃焙烧10 h后, 合成了固溶体Ce_1－xNd_xO_2－δ (x＝0.05～0.55), X射线衍射(XRD)测试表明固溶体已经形成立方萤石结构; 电子顺磁共振谱(EPR)研究表明在固溶体Ce_1－xNd_xO_2－δ中随着掺杂量x的增大, Ce^3＋离子含量减少, 说明掺杂Nd^3＋离子可以抑制Ce^4＋的还原; 交流阻抗谱的测量表明固溶体Ce_0.9Nd_0.1O_2－d 具有离子导电特性, 600和700 ℃时的电导率分别为4.25×10^－3和1.12×10^－2 S•cm^－1, 活化能为0.68 eV.     

稀土高氯酸盐-谷氨酸配合物[Pr2(L-α-Glu)2(ClO4)(H2O)7](ClO4)3•4H2O的低温热容和热化学研究

合成了一种稀土高氯酸盐-谷氨酸配合物. 经TG/DTG、化学和元素分析、FTIR及与相关文献对比, 确定其组成为[Pr₂(L-α-Glu)₂(ClO₄)(H₂O)₇](ClO₄)₃•4H₂O, 纯度为99.0%以上. 利用显微熔点仪分析发现其没有熔点. 在78～370 K温区, 用精密绝热量热仪测量其低温热容, 在285～306 K温区发现一明显吸热峰, 归结为固-固相变过程. 通过相变温区三次重复热容测量, 得到相变温度T_tr、相变焓Δ_trH_m和相变熵Δ_trS_m分别为(297.158±0.280) K, (12.338±0.016) kJ•mol^－1和(41.520±0.156) J•K^－1•mol^－1. 用最小二乘法将非相变温区的热容对温度进行拟合, 得到了热容随温度变化的两个多项式方程. 用此方程进行数值积分, 得到每隔5 K的舒平热容值和相对于273.15 K的热力学函数值. 根据TG/DTG结果, 推测了该配合物的热分解机理. 依据Hess定律, 选择1 mol•dm^－3盐酸为量热溶剂, 利用等温环境溶解-反应量热计, 测定了该配合物的标准摩尔生成焓为: Δ_fH_m⁰＝－(7223.1±2.4) kJ•mol^－1.     

HS+HO2气相反应机理及主通道速率常数的理论研究

采用CCSD(T)/6-311++G(3df, 2pd)//B3LYP/6-311+G(2df, 2p)双水平计算方法构建了HO₂+HS反应体系的单、三重态反应势能面,并对该反应主通道的速率常数进行了研究。研究结果表明,标题反应经历了八条反应通道,其中三重态反应通道R1是标题反应主通道。此通道包含路径Path 1 (R → ³IM1 → ³TS1 → P1(³O₂+H₂S))和Path 1a (R → ³IM1a → ³TS1a → P1(³O₂+H₂S))两条路径。利用经典过渡态理论(TST)与变分过渡态理论(CVT)并结合小曲率隧道效应模型(SCT),分别计算了主路径Path 1和Path 1a在200-800 K温度范围内的速率常数k^TST、k^CVT和k^CVT/SCT,在此温度区间内路径Path 1和Path 1a具有负温度系数效应。速率常数计算结果显示,对主路径Path 1和Path 1a而言,变分效应在计算温度段内有一定影响,与此同时量子力学隧道效应在低温段有显著影响。路径Path 1和Path 1a的CVT/SCT速率常数的三参数表达式分别为k₁^CVT/SCT(200-800 K) = 1.54×10^-5T^-2.70exp(1154/T) cm³ ·molecule^-1·s^-1和k_1a^CVT/SCT(200-800 K) = 5.82×10^-8T^-1.84exp(1388/T) cm³·molecule^-1·s^-1。     

Synthesis and thermodynamic properties of a metal-organic framework: [LaCu6(μ-OH)3(Gly)6im6](ClO4)6

A metal-organic complex, which has the potential property of absorbing gases, [LaCu₆(μ-OH)₃(Gly)₆im₆](ClO₄)₆ was synthesized through the self-assembly of La³⁺, Cu²⁺, glycine (Gly) and imidazole (Im) in aqueous solution and characterized by IR, element analysis and powder XRD. The molar heat capacity, C_p,m, was measured from T = 80 to 390 K with an automated adiabatic calorimeter. The thermodynamic functions [H_T − H_298.15] and [S_T − S_298.15] were derived from the heat capacity data with temperature interval of 5 K. The thermal stability of the complex was investigated by differential scanning calorimetry (DSC).     

Calorimetric studies of binary systems of 1,3,5-trinitrobenzene with naphthalene, anthracene and carbazole. I. Phase transitions and heat capacities of the pure components and charge-transfer complexes

The enthalpies and temperature of fusion and solid—solid transitions and the heat capacity curves for naphthalene (NAP), anthracene, carbazole, 1,3,5-trinitrobenzene (TNB) and charge-transfer complexes of TNB with these donors have been determined by using a Perkin-Elmer DSC-1B scanning calorimeter in the temperature range 180 K to just below the melting point.

Three modifications of TNB, one stable and two metastable, with melting points 398.4, 380.3 and 383.0 K, have been observed. Two phase transitions in the NAP—TNB complex, at 220 and 424.5 K, have been revealed. The probable nature of the phase transitions is discussed.

The quantity ΔC_p, where ΔC_p = C_p (complex) − C_p (donor) − C_p (TNB), is negative at higher temperatures, being equal to zero or positive at 180 K. This result is interpreted as an indication of a decrease in the complex stability in the solid state with decreasing temperature     

过氧硝酸乙酰酯分解反应的速率常数

在G3MP2B3结构优化和能量计算的基础上, 采用RRKM理论和疏松过渡态模型重新估算了过氧硝酸乙酰酯(PAN)的热分解反应PAN→CH₃C(O)OO+NO₂(R1)的反应速率常数, 得到与实验值吻合的结果.用同样的模型计算了PAN→CH₃C(O)O+NO₃(R2)的反应速率常数. 结果表明, 在相同的反应条件下, R1是主要的分解通道, R2是次要通道, R2的反应速率常数比R1的小两个数量级.     

Comparison of the effects of visible femtosecond laser pulses and continuous wave laser radiation of low average intensity on the clonogenicity of Escherichia coli.

To evaluate the contribution of local pulsed heating of light-absorbing microregions to biochemical activity, irradiation of Escherichia coli was carried out using femtosecond laser pulses (λ = 620 nm, τ_p=3 × 10⁻¹³ s, f_p = 0.5 Hz, E_p = 1.1 × 10⁻³J cm⁻², I_av = 5.5 × 10⁻⁴ W cm⁻², I_p = 10⁹ W cm⁻²) and continuous wave (CW) laser radiation (λ = 632.8 nm, I = 1.3 W cm⁻²). The irradiation dose required to produce a similar biological effect (a 160%–190% increase in the clonogenic activity of the irradiated cells compared with the non-irradiated controls) is a factor of about 10³ lower for pulsed radiation than for CW radiation (3.3 × 10⁻¹ and 7.8 × 10² J cm⁻² respectively). The minimum size of the microregions transiently heated on irradiation with femtosecond laser pulses is estimated to be about 10 Å, which corresponds to the size of the chromophores of hypothetical primary photoacceptors—respiratory chain components.     

1-乙基-3-甲基咪唑丙氨酸离子液体热力学性质的研究

用中和法合成了氨基酸离子液体1-乙基-3-甲基咪唑丙氨酸([C₂mim][Ala]),并利用恒温环境的溶解反应热量计,在(288.15±0.01) K-(308.15±0.01) K温度范围内每隔5 K,测定不同质量摩尔浓度离子液体在水中的溶解焓(Δ_solH_m^θ).根据Archer的方法,通过线性拟合得到了该离子液体的标准摩尔溶解焓(Δ_sol),并计算了其相对表观摩尔溶解焓(^ΦL).在298.15 K下,根据Glasser经验方法得到了格子能U_POT = 566 kJ·mol^-1,并计算了其阴阳离子水化焓值(ΔH⁺ + ΔH^-) = -620 kJ·mol^-1及阴离子水化焓ΔH^-([Ala]^-) = -387 kJ·mol^-1.此外,估算了[C₂mim][Ala]水溶液的热容(C_p(sol))和表观摩尔热容(^ΦC_p).     

Temperature dependence of the rate constant for reactions of hydrated electrons with H, OH and H2O2

The temperature dependence of the rate constants, for the reactions of hydrated electrons with H atoms, OH radicals and H₂O₂ has been determined. The reaction with H atoms, studied in the temperature range 20–250°C gives k(20°C) = 2.4 × 10¹⁰M^-1s¹ and the activation energy E_A = 14.0 kJ mol^-1 (3.3 kcal mol^-1). For reaction with OH radicals the corresponding values are, k(20°C) = 3.1 × 10¹⁰M^-1s^-1 and E_A = 14.7 kJ mol^-1 (3.5 kcal mol^-1) determined in the temperature range 5–175°C. For reaction with H₂O₂ the values are, k(20°C) = 1.2 × 10¹⁰M^-1s^-1 and E_A = 15.6 kJ mol^-1 (3.7 kcal mol^-1) measured from 5–150°C. Thus, the activation energy for all three fast reactions is close to that expected for diffusion controlled reactions. As phosphates were used as buffer system, the rate constant and activation energy for the reaction of hydrated electron with H₂PO₄^- was determined to k(20°C) = 1.5 × 10⁷M^-1s^-1 and E_A = 7.4 kJ mol^-1 (1.8 kcal mol^-1) in the temperature range 20–200°C.     

一维链状氢键型甘氨酸超分子化合物[(Gly)2+ (18-crown-6)2(MnCl4)2‒]的合成、 结构及介电性质

以甘氨酸(Gly)、 18-冠醚-6、 二氯化锰(MnCl₂)和盐酸为原料, 通过蒸发法获得一种新型相变一维链状氢键型甘氨酸超分子化合物[(Gly)₂⁺ (18-crown-6)₂(MnCl₄)^2?](1). 通过元素分析、 变温X射线单晶衍射和介电测试等手段对其进行了表征和解析. 实验结果表明, 该晶体属于单斜晶系, 空间群从P2₁/c(100 K)转化为C2/c(293 K). 随着温度升高, [MnCl₄]^2?呈现无序状态的共棱双四面体结构. 质子化甘氨酸分子和分子内羟基(—OH)发生动态摆动, 引起O—H…Cl型一维氢键链产生明显伸缩运动, 导致化合物1在一定温度范围内出现结构相变及介电异常.     

The heat capacity of the doubly reentrant mesogen: 4-cyanobenzoyloxy-4'-octylbenzoyloxy-p-phenylene

Heat capacity of a 20 g sample of the mesogen 4-cyanobenzoyloxy-4'-octylbenzoyloxy-p-phenylene was measured in the temperature range 380 to 510 K by adiabatic calorimetry. The C_p versus T data is interpreted in terms of thermodynamically equivalent S_A1 and S_Ad phases whose Gibbs potential surface intersects the thermodynamically equivalent reentrant nematic and nematic Gibbs potential surface in such a way as to define the first order doubly reentrant phase sequence: S_A1-N-S_Ad-N. The data do not allow any precise estimates of transition enthalpies.     

戊酸甲酯高温点火的激波管研究

戊酸甲酯是生物柴油和长链脂类燃烧过程中的中间产物之一。迄今为止,文献中还没有戊酸甲酯点火延迟的实验结果,因此对其点火特性的研究是必要的。在本文工作中,于反射激波后测量了戊酸甲酯/空气和戊酸甲酯/4%氧气/氩气的点火延迟时间。实验条件为:戊酸甲酯/空气点火温度1050–1350 K,点火压力1.5 × 10⁵和16 × 10⁵ Pa,当量比0.5、1和2;戊酸甲酯/4%氧气/氩气点火温度1210–1410 K,点火压力3.5 × 10⁵和7 × 10⁵ Pa,当量比0.75和1.25。点火延迟时间由在距离激波管端面15毫米处的测量点测到的反射激波到达信号和CH自由基信号所决定。所得实验结果显示：对于戊酸甲酯/空气和戊酸甲酯/4%氧气/氩气,温度或压力的增加都一定会使它们的点火延迟时间变短,但对于戊酸甲酯/空气,当量比对其点火延迟时间的影响在高低压下却是不同的(16 × 10⁵ Pa: τ_ign = 5.43 × 10⁻⁶Ф^−0.411exp(1.73 × 10²/RT),1.5 × 10⁵ Pa: τ_ign = 7.58 × 10⁻⁷Ф^0.193exp(2.11 × 10²/RT)。当压力为3.5 × 10⁵–7 × 10⁵ Pa时,还获得了戊酸甲酯/4%氧气/氩气点火延迟时间随点火条件的变化关系：τ_ign = 2.80 × 10⁻⁵(10⁻⁵P)^{−0.446±0.032}Ф^0.246±0.044exp((1.88 ± 0.03) × 10²/RT)。这些关系式反映了点火延迟时间对温度、压力和当量比的依赖关系,且有助于将实验数据归一到特定条件下进行比较。在本文实验条件下,由于戊酸甲酯/空气的燃料浓度远大于戊酸甲酯/4%氧气/氩气的燃料浓度,所测戊酸甲酯/空气的点火延迟时间远短于戊酸甲酯/4%氧气/氩气的点火延迟时间。通过对戊酸甲酯和其它长链脂类的点火特性比较,发现在相对低温时(空气中1200 K以下,氩气中1280 K以下),戊酸甲酯的点火延迟时间要长于其它长链脂类的点火延迟时间。已有的两个戊酸甲酯化学动力学机理都不能很好地预测本文实验结果,对戊酸甲酯机理的进一步完善是需要的。敏感度分析结果表明,支链反应H + O₂ = O + OH对戊酸甲酯的高温点火起着最强的促进作用。据我们所知,本文首次报道了戊酸甲酯的高温点火延迟实验数据,研究结果对了解戊酸甲酯的点火特性非常重要,并且为完善戊酸甲酯的化学动力学机理提供了实验依据。