非手性的酞菁铜分子在Bi(111)表面上的手性特征

利用低温扫描隧道显微镜（LT-STM）研究了酞菁铜（CuPc）分子在Bi（111）表面上的吸附和手性自组装结构。由于较弱的分子-衬底相互作用,我们发现在液氮温度（78 K）下吸附在Bi（111）表面上的单个CuPc分子围绕着分子中心发生旋转,直到遇到其他分子形成团簇为止。随着分子覆盖度的增加,CuPc分子形成了自组装分子单层。高分辨STM图表明,非手性的CuPc分子出现了手性特征：两个相对的酞菁基团发生了弯曲。当覆盖度超过一个分子层,酞菁铜分子的吸附取向由“平躺”转变到“站立”姿态。我们认为,酞菁铜分子的手性起源是由两种因素共同导致的结果：一种是分子-衬底之间的非对称电荷转移,另一种是相邻分子间的非对称性的范德华力作用。     

TTF、TCNQ及电荷转移复合物TTF-TCNQ在Au（111）表面吸附的ECSTM研究

研究发现当电极电位处于双层区时,三种分子在Au（111）电极表面均可形成高度有序的吸附结构.TTF与TCNQ分子有序吸附层的单胞结构分别为（6×3）和（4×7）,如图1中的模型所示,分子均是以平躺的方式吸附在Au（111）电极表面.而当电极电位向负方向移至0.08V（RHE）时,TCNQ分子的吸附结构发生了相转变,形成了一种单胞为（3√3×12）的新型结构.这是由于在较负的电位下,TCNQ分子与金电极之间的作用减弱,而相邻分子之间的排斥作用占据主导地位,使得相邻分子间的角度由原来的60°增大至90°,单胞结构发生了相应的改变.电荷转移复合物TTF-TCNQ在Au（111）表面则构筑了层状吸附结构,而且分子不再以平躺形式进行吸附,而是采取肩并肩站立的方式堆积成有序结构,与单纯两种分子在吸附结构和吸附方式上均不相同,如图2所示.此时π-π堆积作用在分子的组装过程中占据主导地位,该堆积方式与TTF-TCNQ单晶和薄膜的结构具有一定的相似性.     

单原子分散的Au/Cu(111)表面合金的表面结构与吸附性质

Au-Cu双金属合金纳米颗粒对包括CO氧化和CO2还原等在内的多个反应有较好的催化活性,然而关于其表面性质的研究却相当匮乏。在此工作中,我们通过对低覆盖度的Au/Cu(111)和Cu/Au(111)双金属薄膜退火,制备出了单原子级分散的Au/Cu(111)和Cu/Au(111)合金化表面,并利用高分辨扫描隧道显微镜(STM)和扫描隧道谱(STS)进一步研究了掺杂原子的电子性质及其对CO吸附行为的影响。研究发现,分散在Cu(111)表面的表层和次表层Au单原子在STM上表现出不同衬度。在-0.5 e V附近,前者表现出相较于Cu(111)明显增强的电子态密度,而后者则明显减弱。吸附实验表明表层Au单原子对CO的吸附能力并没有得到增强,甚至会减弱其周围Cu原子的吸附能力。与Au在Cu(111)表面较好的分散相反,Cu原子倾向于钻入Au(111)的次表层,并且形成多原子聚集体。且Cu原子受Au(111)衬底吸电子作用的影响,其对CO的吸附能力明显减弱。这个研究结果揭示了合金表面的微观结构与性质的关联,为进一步阐明Au-Cu双金属催化剂的表面反应机理提供参考。     

四氮杂杯芳烃三嗪衍生物在Au(111)表面的自组装结构的电化学STM研究

利用电化学扫描隧道显微镜和循环伏安法研究了一种新型的杂杯杂芳烃四氮杂杯芳烃三嗪衍生物在Au(111)表面的自组装结构. 高分辨的STM图像表明, 该杂杯杂芳烃可以在Au(111)表面形成长程有序的单层膜. 此外, 分子以1,3-交替构象吸附, 两个三嗪环平躺在表面, 而苯环倾斜吸附在基底上, 这是分子间与分子-基底间相互作用平衡的结果.     

苯在CuCl（111）表面吸附的密度泛函理论研究

采用量子化学的密度泛函理论方法,探讨了苯分子在CuCl(111)表面上不同覆盖度下不同吸附位上的平行吸附行为. 计算结果表明,随覆盖度的减小,吸附作用增强, Cl位上的吸附是稳定的吸附模式,在低覆盖度下吸附能约为74 kJ/mol, 在顶位和穴位上的吸附属于较弱的物理吸附. 同时对吸附前后的电子布居和态密度进行了分析. 吸附过程中,苯分子的π电子向底物转移,同时Cu的 3d轨道的电子反馈给苯的反键π轨道.     

利用给体-π-受体分子模板在Au(111)电极表面构筑富勒烯带状结构(英文)

富勒烯与功能分子之间的电荷作用已经被广泛应用于功能性器件的构筑中.这些功能器件的性能与电极表面的薄膜排布结构有着密切关系.因此,研究电极表面的富勒烯和功能分子的组装结构对这些器件的构筑和功能的发挥有着重要意义.本文利用电化学扫描隧道显微镜技术,在HClO4溶液中系统研究了C60分子与有机电子给体-π-受体分子C16H33O-I3CNQ[Z-β-(5-hexadecyloxy-1,3,3-trimethyl-2-indolium)-α-cyano-4-styryl dicyanomethanide]在Au(111)电极表面的二维组装结构.研究发现:C16H33O-I3CNQ分子在Au(111)电极表面组装形成具有短程有序性的条陇状结构;而C60分子在C16H33O-I3CNQ模板之上组装形成了带状结构.C60分子带状结构的形成方向受到了C16H33O-I3CNQ分子中电子给体-π-受体部分排列结构的影响.C60分子与C16H33O-I3CNQ分子之间的π-π堆积作用和电荷转移作用对这种带状结构的形成有着密切关系.这一结果为利用富勒烯和功能分子之间的作用构筑功能器件提供了一种新的制备方法.     

甲酸在Au（997）台阶表面的氧化反应

金催化是纳米催化的代表性体系之一,但对金催化作用的理解还存在争议,特别是金颗粒尺寸对其催化作用的影响.金颗粒尺寸减小导致的表面结构主要变化之一是表面配位不饱和金原子密度的增加,因此研究金原子配位结构对其催化作用的影响对于理解金催化作用尺寸依赖性具有重要意义.具有不同配位结构的金颗粒表面可以利用金台阶单晶表面来模拟.我们研究组以同时具有Au(111)平台和Au(111)台阶的Au(997)台阶表面为模型表面,发现Au(111)台阶原子在CO氧化、NO氧化和NO分解反应中表现出与Au(111)平台原子不同的催化性能.负载型Au颗粒催化甲酸氧化反应是重要的Au催化反应之一.本文利用程序升温脱附/反应谱(TDS/TPRS)和X射线光电子能谱(XPS)研究了甲酸在清洁的和原子氧覆盖的Au(997)表面的吸附和氧化反应,观察到Au(111)台阶原子和Au(111)平台原子不同的催化甲酸根氧化反应行为.与甲酸根强相互作用的Au(111)台阶原子表现出比与甲酸根弱相互作用的Au(111)平台原子更高的催化甲酸根与原子氧发生氧化反应的反应活化能.在清洁Au(997)表面,甲酸分子发生可逆的分子吸附和脱附.甲酸分子在Au(111)台阶原子的吸附强于在Au(111)平台原子的吸附. TDS结果表明,吸附在Au(111)台阶原子的甲酸分子的脱附温度在190 K,吸附在Au(111)平台原子的甲酸分子的
　　脱附温度在170 K. XPS结果表明,分子吸附甲酸的C 1s和O 1s结合能分别位于289.1和532.8 eV.利用多层NO2的分解反应在Au(997)表面控制制备具有不同原子氧吸附位和覆盖度的原子氧覆盖Au(997)表面,包括氧原子吸附在(111)台阶位的0.02 ML-O(a)/Au(997)、氧原子同时吸附在(111)台阶位和(111)平台位的0.12 ML-O(a)/Au(997)、氧原子和氧岛吸附在(111)平台位和氧原子吸附在(111)台阶位的0.26 ML-O(a)/Au(997). TPRS和XPS结果表明,甲酸分子在105 K与Au(997)表面原子氧物种反应生成甲酸根和羟基物种,但甲酸根物种的进一步氧化反应依赖于Au原子配位结构和各种表面物种的相对覆盖度.在0.02 ML-O(a)/Au(997)表面暴露0.5 L甲酸时, Au(111)台阶位氧原子完全反应,甲酸过量.表面物种是Au(111)台阶位吸附的甲酸根、羟基和甲酸分子.在加热过程中,甲酸分子与羟基在181 K反应生成甲酸根和气相水分子(HCOOH(a)+ OH(a)= H2O + HCOO(a)),甲酸根在340 K发生歧化反应生成气相HCOOH和CO2分子(2HCOO(a)= CO2+ HCOOH).在0.12 ML-O(a)/Au(997)和0.26 ML-O(a)/Au(997)表面暴露0.5 L甲酸时,甲酸分子完全反应,原子氧过量.表面物种是Au(111)平台位和Au(111)台阶位吸附的甲酸根、羟基和原子氧.在加热过程中, Au(111)平台位和Au(111)台阶位的甲酸根分别在309和340 K同时发生氧化反应(HCOO(a)+ O(a)= H2O + CO2)和歧化反应(2HCOO(a)= CO2+ HCOOH)生成气相CO2, H2O和HCOOH分子.在0.26 ML-O(a)/Au(997)表面暴露10 L甲酸时,甲酸分子和原子氧均未完全消耗.表面物种是Au(111)平台位和Au(111)台阶位吸附的甲酸根、羟基、甲酸分子和原子氧.在加热过程中,除了上述甲酸根的氧化反应和歧化反应,还发生171 K的甲酸分子与羟基的反应(HCOOH(a)+ OH(a)= H2O + HCOO(a))和216 K的羟基并和反应(OH(a)+ OH(a)= H2O + O(a)).     

Au(111)表面Verdazyl自由基的构象转换（英文）

本文使用扫描隧道显微镜(STM)与密度泛函理论(DFT)技术,研究了1,5-二异丙基-3-(苯并[b]苯并[4,5]噻吩并[2,3-d]噻吩-2-基)-6-oxoverdazyl分子(简称B2P分子)与1,5-二异丙基-3-(苯并[b]苯并[4,5]噻吩并[2,3-d]噻吩-4-基)-6-oxoverdazyl分子(简称B4P分子)在Au(111)表面的吸附与构象转换行为。B2P分子在Au(111)表面可形成单体、二聚体、三聚体与四聚体结构,无法形成有序组装结构,且在STM图像上可观测到"P"构象与"T"构象两种构象。而对于B4P分子,当覆盖度较低时在Au(111)表面形成二聚体结构,覆盖度较高时则形成有序的组装结构,同样的,B4P分子在STM图像上也可以观测到"P"构象与"T"构象。在+2.0 V的偏压下,B2P与B4P都可以通过针尖诱导发生构象转换。结合STM图像与DFT模拟结果,确认了两种构象的差异源于分子的verdazyl自由基与Au(111)表面的夹角不同。     

甲酸在Au(997)台阶表面的氧化反应（英文）

金催化是纳米催化的代表性体系之一,但对金催化作用的理解还存在争议,特别是金颗粒尺寸对其催化作用的影响.金颗粒尺寸减小导致的表面结构主要变化之一是表面配位不饱和金原子密度的增加,因此研究金原子配位结构对其催化作用的影响对于理解金催化作用尺寸依赖性具有重要意义.具有不同配位结构的金颗粒表面可以利用金台阶单晶表面来模拟.我们研究组以同时具有Au(111)平台和Au(111)台阶的Au(997)台阶表面为模型表面,发现Au(111)台阶原子在CO氧化、NO氧化和NO分解反应中表现出与Au(111)平台原子不同的催化性能.负载型Au颗粒催化甲酸氧化反应是重要的Au催化反应之一.本文利用程序升温脱附/反应谱(TDS/TPRS)和X射线光电子能谱(XPS)研究了甲酸在清洁的和原子氧覆盖的Au(997)表面的吸附和氧化反应,观察到Au(111)台阶原子和Au(111)平台原子不同的催化甲酸根氧化反应行为.与甲酸根强相互作用的Au(111)台阶原子表现出比与甲酸根弱相互作用的Au(111)平台原子更高的催化甲酸根与原子氧发生氧化反应的反应活化能.在清洁Au(997)表面,甲酸分子发生可逆的分子吸附和脱附.甲酸分子在Au(111)台阶原子的吸附强于在Au(111)平台原子的吸附.TDS结果表明,吸附在Au(111)台阶原子的甲酸分子的脱附温度在190 K,吸附在Au(111)平台原子的甲酸分子的脱附温度在170 K.XPS结果表明,分子吸附甲酸的C 1s和O 1s结合能分别位于289.1和532.8 e V.利用多层NO_2的分解反应在Au(997)表面控制制备具有不同原子氧吸附位和覆盖度的原子氧覆盖Au(997)表面,包括氧原子吸附在(111)台阶位的0.02 ML-O(a)/Au(997)、氧原子同时吸附在(111)台阶位和(111)平台位的0.12 ML-O(a)/Au(997)、氧原子和氧岛吸附在(111)平台位和氧原子吸附在(111)台阶位的0.26 ML-O(a)/Au(997).TPRS和XPS结果表明,甲酸分子在105 K与Au(997)表面原子氧物种反应生成甲酸根和羟基物种,但甲酸根物种的进一步氧化反应依赖于Au原子配位结构和各种表面物种的相对覆盖度.在0.02 ML-O(a)/Au(997)表面暴露0.5 L甲酸时,Au(111)台阶位氧原子完全反应,甲酸过量.表面物种是Au(111)台阶位吸附的甲酸根、羟基和甲酸分子.在加热过程中,甲酸分子与羟基在181 K反应生成甲酸根和气相水分子(HCOOH(a)+OH(a)=H_2O+HCOO(a)),甲酸根在340 K发生歧化反应生成气相HCOOH和CO_2分子(2HCOO(a)=CO_2+HCOOH).在0.12 ML-O(a)/Au(997)和0.26 ML-O(a)/Au(997)表面暴露0.5 L甲酸时,甲酸分子完全反应,原子氧过量.表面物种是Au(111)平台位和Au(111)台阶位吸附的甲酸根、羟基和原子氧.在加热过程中,Au(111)平台位和Au(111)台阶位的甲酸根分别在309和340 K同时发生氧化反应(HCOO(a)+O(a)=H_2O+CO_2)和歧化反应(2HCOO(a)=CO_2+HCOOH)生成气相CO_2,H_2O和HCOOH分子.在0.26 ML-O(a)/Au(997)表面暴露10 L甲酸时,甲酸分子和原子氧均未完全消耗.表面物种是Au(111)平台位和Au(111)台阶位吸附的甲酸根、羟基、甲酸分子和原子氧.在加热过程中,除了上述甲酸根的氧化反应和歧化反应,还发生171 K的甲酸分子与羟基的反应(HCOOH(a)+OH(a)=H_2O+HCOO(a))和216 K的羟基并和反应(OH(a)+OH(a)=H_2O+O(a)).     

Au单晶表面氟表面活性剂FSN自组装膜的电化学行为

研究Au(111)和Au(100)表面非离子型氟表面活性剂FSN自组装膜的电化学行为.电化学扫描隧道显微术和循环伏安法测试表明,在0～0.8 V电位区间,FSN自组装膜未发生氧化还原,均一性好,可稳定地存在于电极表面,并显著抑制硫酸根离子在电极表面的吸附和Au单晶表面的重构.在FSN自组装膜Au单晶电极的初始氧化阶段,Au(111)表面有少量突起,而Au(100)表面呈现台阶剧烈变化,但FSN自组装膜的吸附结构没有改变.与Au(100)表面相比,Au(111)表面形成的FSN自组装膜可更有效地抑制Au表面的氧化.     

OH(3) (-) and O(2)H(5) (-) double Rydberg anions: predictions and comparisons with NH(4) (-) and N(2)H(7) (-)

A low barrier in the reaction pathway between the double Rydberg isomer of OH(3) (-) and a hydride-water complex indicates that the former species is more difficult to isolate and characterize through anion photoelectron spectroscopy than the well known double Rydberg anion (DRA), tetrahedral NH(4) (-). Electron propagator calculations of vertical electron detachment energies (VEDEs) and isosurface plots of the electron localization function disclose that the transition state's electronic structure more closely resembles that of the DRA than that of the hydride-water complex. Possible stabilization of the OH(3) (-) DRA through hydrogen bonding or ion-dipole interactions is examined through calculations on O(2)H(5) (-) species. Three O(2)H(5) (-) minima with H(-)(H(2)O)(2), hydrogen-bridged, and DRA-molecule structures resemble previously discovered N(2)H(7) (-) species and have well separated VEDEs that may be observable in anion photoelectron spectra.     

Mixed ligand titanium(IV) complexes. Chlorobis(dithiocarbamato)bis(methylsalicylato)titanium(IV) andbis(dithiocarbamato)bis(methylsalicylato)titanium(IV)

Summary Dichlorobis(methylsalicylato)titanium(IV) reacts with potassium or amine salts of dialkyl or diaryl dithiocarbamates in 11 and 12 molar ratios in anhydrous benzene (room temperature) or in boiling CH₂Cl₂ to yield mixed ligand complexes: (AcOC₆H₄O)₂ Ti(S₂CNR₂)Cl (1) and (AcOC₆H₄O)₂ Ti(S₂CNR₂)₂ (2), R=Et, n-Pr, n-Bu, cyclo-C₄H₈ and cyclo-C₅H₁₀. These compounds are moisture sensitive and highly soluble in polar solvents. Molecular weight measurement in conjunction with i.r.,¹H and¹³C n.m.r. spectral studies suggest coordination number 7 and 8 around titanium(IV) in (1) and (2) respectively.     

Bis(trifluoroacetyl) peroxide, CF(3)C(O)OOC(O)CF(3)

Pure, highly explosive CF(3)C(O)OOC(O)CF(3) is prepared for the first time by low-temperature reaction between CF(3)C(O)Cl and Na(2)O(2). At room temperature CF(3)C(O)OOC(O)CF(3) is stable for days in the liquid or gaseous state. The melting point is -37.5 degrees C, and the boiling point is extrapolated to 44 degrees C from the vapor pressure curve log p = -1875/T + 8.92 (p/mbar, T/K). Above room temperature the first-order unimolecular decay into C(2)F(6) + CO(2) occurs with an activation energy of 129 kJ mol(-1). CF(3)C(O)OOC(O)CF(3) is a clean source for CF(3) radicals as demonstrated by matrix-isolation experiments. The pure compound is characterized by NMR, vibrational, and UV spectroscopy. The geometric structure is determined by gas electron diffraction and quantum chemical calculations (HF, B3PW91, B3LYP, and MP2 with 6-31G basis sets). The molecule possesses syn-syn conformation (both C=O bonds synperiplanar to the O-O bond) with O-O = 1.426(10) A and dihedral angle phi(C-O-O-C) = 86.5(32) degrees. The density functional calculations reproduce the experimental structure very well.