Au(111)面甲烷硫醇吸附的密度泛函理论研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法和平板模型研究了CH₃SH分子在Au(111)表面的吸附构型和电子结构. 系统地计算了S原子在不同位置以不同方式吸附的系列构型, 计算结果表明, CH₃SH分子倾向于吸附在top位上, S-C键相对于Au表面法线的夹角为62°～78°|而S-H键断裂后CH₃S_H则倾向于吸附在bri-fcc位上, S-C键相对于Au(111)表面法线的夹角为49°～57°. 比较分析CH₃SH分子和CH₃S_H的吸附, 发现CH₃SH分子倾向于不解离吸附, 表面温度的提升和缺陷的出现可能促使S-H键的断裂. 通过比较S原子在独立的CH₃SH分子和吸附状态下的局域态密度, 发现S-H键断裂后S原子和表面的键合强于S-H键未断裂时S原子和表面的键合. 扫描隧道显微镜(STM)图像模拟显示了CH₃SH和CH₃S_H在Au(111)表面吸附的3个典型的STM图像.     

甲硫醇、甲醇在金属表面上的分解反应性能比较研究

用键级守恒-Morse势法比较了XH₃SH、CH₃OH在Ni(111)、Pt(111)和Cu(111)面上的热分解反应性能.结果表明,由Ni至Pt再至Cu,CH₃SH中C-S键断裂几率降低,而S-H键裂相对几率增加,而在Cu上仅发生S-H键裂.CH₃OH在Ni上易解离为CH₃和CH₃O-,在Pt、Cu上则较难解离.按Ni、Pt、Cu的顺序,CH₃S-选择性断裂C-S键的几率增加,而CH₃O-则选择性断裂C-H键的几率增加.CH₃XH、CH₃X-(X=O,S)解离活化能垒依Ni、Pt、Cu的顺序增加,CH₃OH在Ni上最终解离为CO,而在Cu上则解离为H₂CO.     

CO2在α-U(001)表面的吸附和解离

采用广义梯度密度泛函理论研究了0.25ML覆盖度下CO₂在α-U（001）表面上的吸附和解离,得到了CO₂的稳定吸附构型和吸附能,确定了CO₂的解离过渡态和解离能垒,探讨了CO₂与表面U原子的相互作用本质.结果表明CO₂趋向以C（O）-U多键结合方式在α-U（001）面发生强化学吸附,吸附能为1.24-1.67 eV;C-O键的活化程度依赖于表面电子向CO₂发生转移的程度.CO₂与表面U原子的相互作用主要来自于U原子电子向CO₂最低空轨道（LUMO）2π_u转移,以及CO₂π_u/1π_g/3σ_u-U 6d轨道间杂化而生成新的化学键.以形成3个C-U键和6个O-U键模式在穴位1和穴位2上发生吸附的CO₂（H1-C₃O₆和H2-C₃O₆）的解离吸附能分别为3.15和3.13 eV,解离能垒分别为0.26和0.36 eV,预示着吸附CO₂分于易于解离形成CO分子和O原子.     

密度泛函理论研究Al在丝光沸石骨架中的取代位置和NH3的吸附

采用色散校正密度泛函方法（DFT-D2）计算了Al同晶取代进入H-[Al]MOR丝光沸石骨架中可能的位置及其对NH₃分子吸附表征Brönsted酸性。热力学上,Al优先取代位是T2O5位,接着是T4O2、T1O7和T3O1位,能量差仅在0.03~0.07 eV,表明Al可能分布在四种非等价晶体T位。同时,电荷平衡质子的位置影响Al取代位的稳定性,数据表明电荷平衡质子与O5位结合的可能性最大。另外,用DFT和 DFT-D2方法计算了NH₃分子在每一个Al取代的T位的吸附能,通过比较,DFT低估了NH₃吸附能0.41 eV,表明色散校正DFT-D2方法对于NH₃吸附是很有必要的,T2O5位的Brönsted酸性最强。     

硫化氢对钴改性活性焦脱除煤气中汞的影响机理

采用等体积浸渍煅烧法制备钴改性活性焦(Co-AC),并采用BET、XRD等分析手段进行表征。 利用固定床吸附实验台,研究了模拟煤气(N₂、H₂、CO、H₂S)气氛下汞的吸附特性,重点关注H₂S对汞吸附的影响。 结果表明,5%负载量的Co-AC在120 ℃和H₂S作用下具有优异的脱汞能力,2 h内平均脱汞效率高达97.8%。 此外基于密度泛函理论,首先计算了H₂S、HS及S在Co₃O₄(110)表面的吸附能及键长,通过比较H—S键键长的变化得出H₂S会逐步解离成HS与S,然后将优化后的S-Co₃O₄(110)作为Hg的吸附基底,研究其吸附特性,得出Hg与S反应生成稳定的HgS,吸附能为-3.503 eV,证明了汞的吸附遵循Eley-Rideal机制。 Co-AC吸附剂在高温下脱汞性能受到极大的抑制,因为随吸附温度升高,表面活性硫的减少及硫和汞的反应平衡常数下降显著,导致汞的脱除能力下降。 本文采用了实验加模拟的手段,探明了H₂S存在时Hg⁰在钴基吸附剂表面的反应机理,为协同脱除煤气中的H₂S和Hg⁰提供了理论指导。     

乙醇在Co(111)表面脱氢反应机理的第一性原理研究

采用密度泛函理论和周期平板模型相结合的方法针对Co（111）表面上乙醇脱氢反应的反应机理进行了细致的研究,同时,对反应过程中涉及到的各个物种在表面上不同吸附位（顶位（top）,桥位（bridge）,三重空穴位（fcc和hcp））的吸附模型进行了结构优化以及相关能量的计算,确定了各物种的最佳吸附位点.研究结果表明,CH₃CH₂OH在Co（111）表面的脱氢反应可具体描述为三条反应路径：反应路径I为CH₃CH₂OH逐步脱氢经由中间体CH₃CHO,最终生成CH₄和CO的反应;反应路径Ⅱ为CH₃CH₂OH脱氢产生的CH₃CH₂O基和CH₃CHO相互作用通过CH₃COOH分子最终生成CH₄和CO₂的反应;反应路径Ⅲ为CH₃CH₂O基和CH₃CO基作用生成CH₃COOC₂H₅的过程,其中,反应路径I为最优路径（CH₃CH₂OH→CH₃CH₂O→CH₃CHO→CH₃CO→CH₃+CO→CH₂→CH→CH₄+CO+C+H）,该反应路径中的CH₃CH₂O基脱氢生成CH₃CHO为速控步骤,反应能垒为1.61 eV.     

甲硫醇在Co修饰MoS2团簇边缘位的脱硫机理研究

由于国家对石油产品中含硫量的严格控制,原油脱硫已成为石油化工生产中的一项紧迫任务.硫化钼作为高效加氢脱硫催化剂而被广泛研究.过渡金属Co掺杂提高了传统钼基硫化物加氢脱硫催化剂的催化活性,目前被广泛应用于原油催化脱硫.本文采用密度泛函理论,对Co修饰MoS₂三角形团簇边缘不饱和活性位（CUS）的形成及甲硫醇的催化脱硫过程进行了理论研究.结果表明,活性位形成过程中,氢气裂解的活性位为Mo原子和S原子,随后形成硫化氢并脱附.甲硫醇倾向于吸附在CUS的Top^Co位.通过电荷布居及前线轨道分析发现,Co的引入改变了表面原子电荷及CUS的LUMO轨道分布,并且Co表现出强吸电子能力,从而促进甲硫醇的吸附.CH₃SH最优脱硫路径为先后断裂S-H和C-S键形成甲烷实现脱硫,其中形成甲烷的基元步骤为整个脱硫反应的速率控制步骤,其能垒为1.51 eV.     

二维金属-六亚氨基苯框架材料的气体吸附效应

利用密度泛函理论研究了气体分子(NH₃, H₂O, H₂S, NO₂)吸附在二维M₃(HIB)₂(M=Ni, Cu; HIB为六亚氨基苯)薄膜上体系的几何结构和电子结构的变化. 结果表明, 2种薄膜对气体分子的响应不同. 其中NH₃, H₂O和H₂S在M₃(HIB)₂薄膜表面的吸附较弱, 主要与薄膜的亚氨基形成氢键, 吸附能均小于-0.36 eV, 吸附对体系电子性质的影响很小. 但是 NO₂分子在薄膜表面形成化学吸附, 吸附能在-0.65~-1.72 eV范围内. 吸附NO₂分子使其电子结构发生明显改变, 如Cu₃(HIB)₂在费米能级处打开带隙, 由金属性质转变为半导体性质. 这是由于NO₂分子的p_z轨道与金属原子$d_{z}^{2}$ 轨道发生了强烈的轨道杂化. 此外, 研究发现高浓度的NO₂分子吸附能够使Ni₃(HIB)₂薄膜由非磁性变为磁性体系, 由普通金属性质变为半金属性质; 而高浓度的NO₂分子使Cu₃(HIB)₂薄膜由金属性质变为半导体性质, 薄膜电导率降低.     

Au(111)面上噻吩加氢脱硫反应机理的理论研究

采用密度泛函理论方法研究了噻吩在Au(111)面上的吸附模式, 并探讨了其在Au(111)面上可能的加氢脱硫反应机理, 对不同机理下各个基元反应的过渡态进行了筛选, 得到了各个步骤的能量变化及所需活化能.计算结果表明, 噻吩在Au(111)面上以S端倾斜吸附在Top位时最稳定.直接脱硫机理表明, 其所需活化能较低, 升高温度有利于提高脱硫反应产率, 但脱硫产物较难控制; 间接脱硫机理表明, 脱硫反应最可能按照加氢异构方式进行, 降低温度有利于脱硫反应产率的提高.随着反应的进行, 噻吩环中的C—S键键长逐渐增大, 键能逐渐减小, 有利于C—S键断裂, 具体步骤为:(1) C₄H₄S+H₂α,α-C₄H₆S; (2) α,α-C₄H₆S+H₂C₄H₈S; (3) C₄H₈S+H₂C₄H₁₀+S, 其中S原子的脱去步骤所需活化能最高, 为反应的限速步骤.     

基于密度泛函理论的燃煤飞灰未燃尽碳与烟气砷作用机理

基于密度泛函理论研究了燃煤飞灰中未燃尽碳（unburned carbon， UBC）组分对气态单质砷As及其氧化物AsO、AsO₂和As₂O₃的作用机理。结果表明，单质砷优先吸附于碳桥位，吸附能在（-5.95）-（-5.88） eV。AsO分子中的砷、氧原子分别与碳原子成键时，吸附构型最稳定，吸附能最低为-7.87 eV。当AsO₂在未燃尽碳表面解离形成一个AsO和表面活性氧时，体系最稳定，吸附能为-10.65 eV。当三角双锥As₂O₃分子以两个氧原子首先碰撞未燃尽碳表面时，将解离形成AsO和AsO₂小分子，并分别与表面碳成键，此时体系吸附能相较于未解离情形而言显著降低，达到-10.64 eV。飞灰未燃尽碳与AsO或AsO₂小分子的结合较紧密，局部倾向于形成特殊的五元环结构。毒性最强的三价态砷As₂O₃，相较于As、AsO和AsO₂而言，化学性质稳定，不易发生吸附。将其催化裂解为AsO、AsO₂小分子，有望成为可行的燃煤电厂烟气砷污染控制措施。     

薄层色谱自动点样仪的研制

介绍了一种由单片机系统控制的薄层色谱自动点样装置,其中喷嘴和机械部分的制作比较实用。采用本文设计,能制出足以与商品仪器媲美的产品,且成本极低。     

导电聚合物传感器的研究进展

导电聚合物因其具有特殊的结构和优异的物理化学性能,而成为构建传感器的一种新材料。综述了近5年来导电聚合物在生物传感器、离子传感器、气敏传感器方面的研究进展,并对导电聚合物的研究动向作了展望。     

真珠钙驱铅实验研究

研究了真珠钙驱铅效果，给亚急性中毒的大鼠服用后，可增加铅从尿中排量，降低骨中蓄积量，对防治铅中毒有一定作用。     

纳米复合材料固定化酶的研究进展

载体材料的选择对固定化酶的性能有着至关重要的影响。纳米复合材料不仅具有纳米尺寸的特性,而且可以克服单一材料的不足,在固定化酶领域引起了广泛关注。本文就目前在固定化酶领域使用的纳米复合载体分类进行了系统的阐述,重点介绍了目前在固定化酶研究领域运用较为广泛的硅基纳米复合材料、碳基纳米复合材料和纳米纤维复合材料等材料的制备方法及不同材料对酶学性能的影响,并对这些纳米复合材料固定化酶发展前景进行了展望。     

一种基于介质上电润湿效应的免疫检测芯片研究

利用微机械加工技术,在ITO玻璃上设计制作了基于介质上电润湿效应的以离散液滴为对象的免疫检测芯片,对芯片的液滴驱动特性、免疫反应参数进行了测试,并对小鼠IgG和羊抗鼠IgG-HRP进行了初步的免疫测试.研究结果表明,在电压<100 V的时候,接触角测量值基本上和预测曲线吻合,在>100 V的情况下出现了接触角饱和现象,在芯片上实现了液滴操纵,120 V时得到最大平均速度为3.75 mm/s;该芯片可以实现免疫反应检测,所需样品体积为0.5 μL,检测时间约为20 min,对于羊抗鼠IgG-HRP实验系统的检测范围为0.1～20 mg/L.     

基于氧化铝纳米通道的电化学生物传感器研究

将制备好的氧化铝纳米通道经与3-氨丙基三乙氧基硅烷反应使其表面修饰了氨基后,再在含生物素的缓冲溶液(pH 5.5)中反应12h,制成表面固定了生物素的氧化铝纳米通道,通道孔径约50nm。另取PVC管一段,在其顶端用PVC/THF混合液粘附制备好的聚合物膜,再将上述修饰好的氧化铝纳米通道用有机硅橡胶粘在敏感膜的底部,作为工作电极待用。以生物素-亲和素体系为模型,用经修饰的氧化铝纳米通道为识别载体进行电位法检测,实现了亲和素的检测。亲和素的质量浓度在0.10~0.60mg·L-1范围内与相应的电位变化值之间呈线性关系,检出限(3σ)为0.05mg·L-1。试验结果验证了氧化铝纳米通道电位生物传感器测定生物大分子的可行性。     

壳聚糖固定L-天门冬酰胺酶的研究

研究了以壳聚糖为载体，戊二醛为交联剂，固定化Ｌ－天门冬酰胺酶的最适条件，并对固定化天门冬酰胺酶的理化性质进行了初步探讨。分别从不同固定化程序、缓冲液及保护剂等方面进行了固定化天门冬酰胺酶的条件优化；固定化酶的活力回收可达２０％左右。固定化酶的最适范围变宽，由游离酶的最适ｐＨ＝４～６变为ｐＨ＝６～１０。连续使用６次后仍可基本维持固定化酶的活力。固定化酶对胃蛋白酶的水解性也较游离酶大大提高。     

镁电沉积研究评述

Mg离子二次电池是有望用于电动汽车的“绿色”蓄电池，它比Li离子二次电池低价、较高的安全性和环境友好及可大电流、大容量放电。本文对迄今为止关于镁的电沉积及镁离子二次电池的电解质溶液的研究进行综述；并对今后的研究提出了设想。     

镍激活EB病毒的研究

应用间接免疫荧光法和抗补体免疫荧光技术研究,证实在试管内1～40mg/L NiSO4.6H2O(Ni)显著增强携带Epstein-Barr Virus(EBV)基因组的三株类淋巴母细胞株的VCA、MA、EA、EBNA-2抗原表达.此外还发现1～20mg/L Ni能明显促进EBV转化人脐血B淋巴细胞的作用,当多次加Ni时促进效应更强,前者转化促进率为13.31%～46.6 1%,后者达22.70%～57.04%.以上结果表明,Ni具有激活 EBV的作用.EBV与鼻咽癌(NPC) 密切相关,广东 NPC高发区大米和饮水中 Ni的含量偏高,NPC患者血和头发中 Ni 的水平明显高于健康人.研究结果提示,EBV与 Ni相互作用可能是 NPC发生、发展过程中的一个协同因素.