基于香豆素Schiff碱的Zn2+、Co2+和Ni2+配合物的合成、晶体结构及光谱性质

合成了3个香豆素Schiff碱单核Zn²⁺、Co²⁺和双核Ni²⁺的配合物，[Zn（L¹）₂]（1）（HL¹=6-（（4-二乙胺基-2-羟基-亚苄基）-氨基）-苯并吡喃-2-酮），[Co（L²）₂]（2）（HL²=6-（（4-甲氧基-2-羟基-亚苄基）-氨基）-苯并吡喃-2-酮），[Ni₂（L³）₂（CH₃OH）₄）]（3）（H₂L³=4-羟基-3-（（4-甲氧基-2-羟基-亚苄基）-氨基）-苯并吡喃-2-酮）。利用元素分析、红外光谱、紫外可见光谱、荧光光谱及X射线单晶衍射分析等手段对其进行了表征。X射线单晶衍射分析结果表明：配合物1和配合物2均为单核结构，由1个金属离子和2个配体单元组成；配合物3具有双核结构，由2个金属离子、2个配体单元及4个配位的甲醇分子组成。配合物1、2和3分别是单斜晶系、三斜晶系和三斜晶系，所属的空间群分别为C2/c、P1和P2₁/n；中心金属Zn²⁺和Co²⁺离子的空间构型为四配位的四面体，Ni²⁺离子的空间构型为六配位的扭曲的八面体。此外，通过对配体HL¹和HL²的紫外可见光谱性质研究发现，在DMF/H₂O（4：1，V/V）溶液中，自由配体HL¹和HL²分别可以选择性识别Hg²⁺和Zn²⁺，通过计算得到其检测限分别为7.45和6.10 μmol·L^-1。荧光性质研究发现在DMF/H₂O（4：1，V/V）溶液中自由配体HL²可以检测Zn²⁺，检测限为2.91 μmol·L^-1。     

稀土离子Tm3+掺杂Bi2WO6的可见光催化性能

以Na_2WO_4·2H_2O和Bi(NO_3)_3·5H_2O为主要原料,采用水热法合成了稀土离子Tm~(3+)掺杂的Bi_2WO_6光催化剂。采用XRD、SEM、TEM、Raman、PL、DRS研究了Tm~(3+)掺杂Bi_2WO_6的物相,微观形貌和可见光催化性能。结果表明,Tm~(3+)掺杂有效提高了Bi_2WO_6的光催化性能,当掺杂量为6%时,样品的光催化性能最好,可见光照射30 min后,对罗丹明B的降解效率达到91.27%,而可见光照射5 h后,对焦糖色素的降解效率达45.25%。与未掺杂Bi_2WO_6相比,分别提高了27.78%和35.22%。     

活化硅胶表面Fe3+的担载及其对甲醛的催化氧化

硅胶颗粒经过400 ℃高温活化后与四氯化硅在无水四氢呋喃溶剂中反应制得氯化硅胶.氯化硅胶再经乙酰胺修饰,制备得到表面含羰基和氨基的硅胶修饰体.此组装体具有良好的配位能力,能够与Fe³⁺进行配位,从而得到表面催化活性点均匀分布的负载型催化剂.该催化剂对甲醛催化氧化具有良好的催化性能,最高催化效率高达91.3%.     

用于痕量监测Zr4+、Cr2O72-、Fe3+、HPO42-和指纹识别的功能化Eu3+/Tb3+配位聚合物荧光探针的构筑

采用芳香族π共轭及含氮原子有机连接剂,合成同构铽、铕发光配位聚合物(CPs){[Eu (PLIA)_1.5(H₂O)₂]·H₂O}_n (1)和{[Tb (PLIA)_1.5(H₂O)₂]·H₂O}_n (2),其中H₂PLIA=5-((吡啶-4-基甲基)氧基)苯-1,3-二甲酸。对合成的配合物进行了结构测定、表征和荧光痕量识别实验研究。2个同构配合物具有理想的三维框架结构,π…π堆积及氢键等弱相互作用增强了其化学稳定性;表征显示配位聚合物1和2具有良好的荧光性质、结晶性、热力学稳定性及结构完整性,可作为荧光传感的材料。1和2对水溶液中的Zr⁴⁺、Cr₂O₇^2-和Fe³⁺、HPO₄^2-具有选择性好、灵敏度高的荧光识别能力,其检出限分别为0.139 μmol·L^-1(1,Zr⁴⁺)、0.626 μmol·L^-1(1,Cr₂O₇^2-)、0.430 μmol·L^-1(2,Fe³⁺)、1.36 μmol·L^-1(2,HPO₄^2-)。探究了1和2作为探针的荧光猝灭机理。更有趣的是,1和2具有指纹识别性能,其荧光指纹纹路清晰连贯,细节明显,可被清晰观察。     

Br-掺杂Bi2WO6的水热法合成及其可见光催化性能

以Bi（NO₃）₃·5H₂O和Na₂WO₄·2H₂O为主要原料,采用水热法合成了纯相Bi₂WO₆,并对其进行非金属离子Br^-掺杂改性。采用XRD、SEM、TEM、XPS、Raman、PL和DRS研究了Br^-掺杂对Bi₂WO₆的物相结构、形貌和可见光催化性能的影响。结果表明,Br^-掺杂可有效提高Bi₂WO₆的可见光催化性能,当掺杂量（物质的量百分数）为8%时,溴掺杂Bi₂WO₆的光催化性能最好,可见光照射40 min后,可降解96.73%的罗丹明-B,与未掺杂Bi₂WO₆相比,其降解率提高了36.32%。     

基于5,5’-亚甲基二间苯二甲酸及1,2-双（咪唑基-1-甲基）-苯的Zn2+、Co2+配位聚合物的合成及晶体结构

水热条件下,合成了2个三维配位聚合物{[Zn₄（L）₂（o-bix）₂]·2H₂O}_n（1）,{[Co₄（L）₂（o-bix）₂]·2H₂O}_n（2）（H₄L=5,5’-亚甲基二间苯二甲酸,o-bix=1,2-双（咪唑基-1-甲基）-苯）,并通过红外、热重和X-射线单晶衍射进行了表征。X-射线衍射结果表明这2个化合物具有相似的结构。在1个不对称单元中,化合物包含2个不同配位环境的金属离子,1个L^4-配体,1个o-bix分子以及1个游离的溶剂水分子。中心金属离子分别采用畸变的四面体和四方锥构型,形成两类双核单元,然后通过全部脱质子的L^4-形成3D孔洞结构,o-bix配体通过连接两类双核金属原子填充于孔洞之中,形成3D紧密堆积结构。对化合物的红外和热重性质进行了表征。     

Gd2O3:Yb3+,Nd3+,Tm3+/SiO2/Ag纳米复合材料的合成及上转换发光性质

通过多步骤的化学法合成了Gd_2O_3:Yb~(3+),Nd~(3+),Tm~(3+)/SiO_2/Ag纳米复合材料。利用XRD,TEM,EDS,XPS,CLSM等方法对样品进行表征。实验结果表明,具有低声子能、稳定的化学性质的Gd2O3作为上转换发光的基质,当掺杂的敏化剂Nd3+离子浓度为1.0%(n/n),激活剂离子Tm3+浓度为0.5%(n/n)时,上转换发光强度达到最大值。此外,表面吸附的Ag纳米颗粒,由于表面等离激元共振耦合作用,使得上转换发光蓝光波段的强度增强1.70倍。     

Eu2+、Mn2+、Sr2+掺杂BaMgAl10O17的燃烧法合成及光致发光性能

在600℃温度下,采用液相燃烧法合成了Sr²⁺、Eu²⁺和Mn²⁺三掺的BaMgAl₁₀O₁₇（BAM）蓝绿荧光粉。用XRD、SEM和荧光光谱仪分别分析和表征该荧光粉的物相、形貌和光致发光性能。结果表明,液相燃烧法合成BAM的温度明显低于传统的高温固相合成法;合成的纳米棒均匀、无团聚现象;荧光光谱仪分析表明Eu²⁺、Mn²⁺离子间存在能量传递,且Sr²⁺能有效提高BAM的发光强度,约为固相法制备荧光强度的1.8倍。BAM：0.1Eu²⁺,0.04Mn²⁺,0.05Sr²⁺色坐标为（0.146,0.250）,属于蓝绿光。     

一例互穿的阴离子型In（Ⅲ）金属有机骨架用于选择性检测水中Fe3+离子

作为一类新型多孔材料,金属有机骨架（MOFs）常被开发作为荧光传感器用来监测水中的污染物,开发稳定且易制备的MOFs材料实现选择性检测有毒的Fe³⁺仍具有较高挑战。本工作中,我们报道一例水稳定的二重穿插In（Ⅲ）基MOF：（NH₂Me₂）[In （fdc）₂]·2H₂O （BUT-205,BUT代表北京工业大学,H₂fdc=呋喃-2,5-二羧酸）。BUT-205的构筑采用生物质衍生配体,其结构通过单晶X射线衍射确立。这个材料可作为高效的水相Fe³⁺离子传感器,具有高的灵敏度和选择性。检测限达到1.3 μmol·L^-1,低于美国环保局规定的饮用水中安全标准（15.7 μmol·L^-1）,并且该传感材料可以回收利用至少4次。     

Cr3+和Ni2+复合掺杂的尖晶石氧化物用于提高钻孔热电池放电性能

为了提高用于油气以及地热钻井热电池正极材料的比容量和电压稳定性,将Cr和Ni离子同时掺杂到尖晶石锰酸锂中。通过固相法制备的LiCr_xNi_yMn_(2-x-y)O_4(0≤x≤0.3,0≤y≤0.3)材料显示出结晶度良好的尖晶石相结构和规则的八面体形态。研究了LiCr_xNi_yMn_(2-x-y)O_4材料与LiNO_3-KNO_3共晶电解质的热相容性以及LiCr_xNi_yMn_(2-x-y)O_4/Li-Mg-B电池体系在10～30 mA·cm~(-2)的电流密度以及200～300℃的温度范围内的放电性能。用Cr~(3+)和Ni~(2+)部分取代尖晶石中的锰,增强了尖晶石结构的稳定性,从而提高电池的电压和容量。其中,LiCr_(0.1)Ni_(0.3)Mn_(1.6)O_4在10 m A·cm~(-2)和300℃的条件下具有最大比容量713.29 mAh·g~(-1),在LiNO_3-KNO_3熔盐电池中放电性能良好。     

Sm-Co共掺杂锶铁氧体的固相制备与磁防蜡性能

以硝酸锶、硝酸铁、硝酸钐、硝酸钴为原料,采用低热固相法制备出前驱体,经灼烧后得到最终产物,使用XRD、EDX、SEM对其表征,表明产物为Sm-Co共掺杂的Sr1-xSmxCoxFe12-xO19(x=0~0.5)锶铁氧体;并发现所制产物具有单一的六方相晶体结构,粒子尺寸在40~100 nm,随着Sm-Co掺杂量的增大,晶粒尺寸逐渐减小。经VSM测试:产物的磁性能(Ms,Mr,Hc)随Sm-Co的共掺杂量的增加(0~0.5),先增大后减小,在x=0.1时表现为最大值(Ms=64.32 A·m2·kg-1、Mr=36.17 A·m2·kg-1、Hc=417.45 k A·m-1)。将制得的共掺杂锶铁氧体磁粉,添加到醇酸清漆中形成防蜡涂层,通过拉伸强度测试、涂层防蜡率实验、以及晶相显微表征,发现该涂层随磁粉用量增加,抗拉强度提高;同时随磁粉磁性的增强,涂层的防蜡效果增加,在磁粉用量为2%时,涂层磁性最大,防蜡率也达到最大值77.3%。     

Sm-Co共掺杂锶铁氧体的固相制备与磁防蜡性能

以硝酸锶、硝酸铁、硝酸钐、硝酸钴为原料,采用低热固相法制备出前驱体,经灼烧后得到最终产物,使用XRD、EDX、SEM对其表征,表明产物为Sm-Co共掺杂的Sr_1-xSm_xCo_xFe_12-xO₁₉（x=0~0.5）锶铁氧体;并发现所制产物具有单一的六方相晶体结构,粒子尺寸在40~100 nm,随着Sm-Co掺杂量的增大,晶粒尺寸逐渐减小。经VSM测试：产物的磁性能（M_s,M_r,H_c）随Sm-Co的共掺杂量的增加（0~0.5）,先增大后减小,在x=0.1时表现为最大值（M_s=64.32 A·m²·kg^-1、M_r=36.17 A·m²·kg^-1、Hc=417.45 kA·m^-1）。将制得的共掺杂锶铁氧体磁粉,添加到醇酸清漆中形成防蜡涂层,通过拉伸强度测试、涂层防蜡率实验、以及晶相显微表征,发现该涂层随磁粉用量增加,抗拉强度提高;同时随磁粉磁性的增强,涂层的防蜡效果增加,在磁粉用量为2%时,涂层磁性最大,防蜡率也达到最大值77.3%。     

基于5,5′-亚甲基二间苯二甲酸及1,2-双(咪唑基-1-甲基)苯的Zn~(2+)、Co~(2+)配位聚合物的合成及晶体结构

水热条件下,合成了2个三维配位聚合物{[Zn4(L)2(o-bix)2]·2H2O}n(1),{[Co4(L)2(o-bix)2]·2H2O}n(2)(H4L=5,5′-亚甲基二间苯二甲酸,o-bix=1,2-双(咪唑基-1-甲基)苯),并通过红外、热重和X-射线单晶衍射进行了表征。X-射线衍射结果表明这2个化合物具有相似的结构。在1个不对称单元中,化合物包含2个不同配位环境的金属离子,1个L4-配体,1个o-bix分子以及1个游离的溶剂水分子。中心金属离子分别采用畸变的四面体和四方锥构型,形成两类双核单元,然后通过全部脱质子的L4-形成3D孔洞结构,o-bix配体通过连接两类双核金属原子填充于孔洞之中,形成3D紧密堆积结构。对化合物的红外和热重性质进行了表征。     

功能性三价铕离子的金属有机骨架选择性荧光识别芘

成功设计并通过水热法合成了一种具有功能性三维结构的镧系金属有机骨架Eu-4L,其配体为二苯胺四羧酸衍生物(H4L)。Eu-4L的骨架中含有3D空腔,且其比表面积较高。Eu-4L不仅热稳定性较高,且在pH为3～11的范围内稳定性良好。Eu-4L可以作为荧光探针选择性识别稠环芳烃芘,其检测限为5μmol·L^-1,具有较高的灵敏度,且具备可循环重复利用的特性。Eu-4L荧光识别芘的作用机理为稳态荧光识别机理。此外,对Eu-4L的荧光识别选择性、竞争能力也进行了详细地讨论。     

Co掺杂比例对ZnO热致变色变发射率性能的影响

利用固相烧结法制备了不同Co~(2+)掺杂比例的ZnO,研究了Co~(2+)掺杂比例对ZnO微观结构形貌,从而对变色变发射率性能的影响。结果表明,Co~(2+)掺杂会取代ZnO中部分的Zn~(2+),但不改变ZnO的六方纤锌矿结构。掺杂比例达到7.5%和10%时,会形成杂相Co_3O_4。随着掺杂比例逐渐增加,ZnO的结晶质量下降、禁带宽度减小、而晶粒形貌尺寸基本不变。Co~(2+)掺杂ZnO在室温下都呈绿色,随掺杂比例增加颜色先变深后变浅。当温度从室温升高到700℃,所有样品可变为黄褐色同时发射率逐渐提高。并且,随掺杂比例增加,颜色变化更为明显,发射率变化值增大。     

综合化学实验:方钠石型2-甲基咪唑锌的合成、表征与气体吸附*

以Zn(NO3)2·6H2O与2-甲基咪唑(2-Hmim)为起始原料,在室温下甲醇溶剂中,通过快速搅拌法方便地合成了著名的方钠石型2-甲基咪唑锌(MAF-4)MOF化合物。通过粉末X射线衍射确认了该化合物的结构,并进行了热重、红外以及系列气体吸附等温线的测试实验。该实验涵盖了合成、单晶结构和拓扑分析、稳定性和官能团分析、多孔材料吸附和分离性能分析等多种技能,总时长2 d,值得纳入综合性化学实验教学课堂。     

一种高岭土基多孔硅材料的制备及其对Ca2+和Mg2+的吸附

成功合成了一种高岭土基新型多孔硅材料（ASM）并以FTIR,XRD,FE-SEM和N₂吸附-脱附进行了系统的表征。ASM的制备过程涉及两步：SiO₃^2-提取和ASM的制备。SiO₃^2-提取的最优条件为煅烧温度为960℃,NaOH浓度为20%,反应温度为90℃,反应时间为90 min,在此条件下SiO₃^2-提取率为60.45%（w/w）。以此提取液为原材料,调整提取液中SiO₃^2-的浓度为12 g·L^-1,反应温度为90℃,反应时间为60 min,然后再搅拌2 h可制得ASM。以此ASM对Ca²⁺和Mg²⁺进行吸附研究,脱除率分别可达94.99%和62.32%。