n(H_2O)(n=1,2)在HO_2+NO→HNO_3反应中的催化机制研究

采用CCSD(T)/aug-cc-p VTZ//B3LYP/6-311+G(2df,2p)方法对n(H_2O)(n=0,1,2)参与HO_2+NO→HNO_3反应的微观机理和速率常数进行了研究.结果表明,由于水分子与HO_2形成的复合物(H_2O…HO_2,HO_2…H_2O)结合NO与水分子形成的复合物(NO…H_2O,ON…H_2O)的反应方式具有较高能垒和较低有效速率,其对HO_2+NO→HNO_3反应的影响远小于双体水(H_2O)2与HO_2(或NO)形成复合物然后再与另一分子反应物NO(或HO_2)的反应方式,因此n(H_2O)(n=1,2)催化HO_2+NO→HNO_3反应主要经历了HO_2…(H_2O)_n(n=1,2)+NO和NO…(H_2O)_n(n=1,2)+HO_22种反应类型.由于HO_2…(H_2O)_n(n=1,2)+NO反应的低能垒和高速率,HO_2…(H_2O)_n(n=1,2)+NO反应优于NO…(H_2O)_n(n=1,2)+HO_2反应.与此同时,由于计算温度范围内HO_2…H_2O+NO反应的有效速率常数比HO_2…(H_2O)2+NO反应对应的有效速率常数大了10~12数量级,可推测(H_2O)_n(n=1,2)催化HO_2+NO→HNO_3反应主要来自于单个水分子.此外,在216.7~298.6 K范围内水分子对HO_2+NO→HNO_3反应起显著的正催化作用,且随温度的升高有明显增大的趋势,在298.2 K时增强因子k'RW1/ktotal达到67.93%,表明在实际大气环境中水蒸气对HO_2+NO→HNO_3反应具有显著影响.     

NO_2和HSO反应的机理及动力学研究

本文采用CCSD(T)/aug-cc-pVTZ//B3LYP/aug-cc-pVTZ方法构建了NO_2+HSO反应的单、三重态势能面,并对主通道速率常数进行了计算。结果表明,该反应在单[R1(HN(O)O+~1SO)、R2 (cis-HONO+~1SO)和R3 (trans-HONO+~1SO)]、三重态[R6 (HN (O)O+~3SO)、R7 (cis-HONO+~3SO)和R8 (trans-HONO+~3SO)]均存在3条抽氢反应通道,在单[R4(NO+HS(O)O)和R5(H+SO_2+NO)]、三重态[R9(HS(O) O+NO)和R10(H+SO_2+NO)]均存在两条抽氧通道,其中单重态抽氢通道R2(cis-HONO+~1SO)是NO_2+HSO反应主通道。利用传统过渡态理论(TST)并结合Wigner校正,计算了上述10条通道在200K～1000K温度范围内的速率常数。计算结果表明,NO_2+HSO反应主通道在298K时的速率常数(7.78×10-13cm3·molecule-1·s-1)与实验值(9.6×10-12cm3·molecule-1·s-1)相近。此外,水分子影响主通道R2(cis-HONO+~1SO)经历了NO_2+H_2O…HSO和NO_2+H_2O…HSO(HSO+NO_2…H_2O)两条反应通道,且两条通道的能垒分别比R2升高了49.97和20.67 kcal·mol-1,说明在实际大气环境中水分子对NO_2+HSO反应几乎没有影响。     

NO2和HSO反应的机理及动力学研究

本文采用CCSD(T)/aug-cc-pVTZ//B3LYP/aug-cc-pVTZ方法构建了NO2 + HSO反应的单、三重态势能面,并对主通道速率常数进行了计算。研究结果表明,该反应在单[R1(HN(O)O + 1SO)、R2(cis-HONO + 1SO)和R3 (trans-HONO + 1SO)]、三重态[R6(HN(O)O + 3SO)、R7(cis-HONO + 3SO)和R8(trans-HONO + 3SO)]均存在3条抽氢反应通道,在单[R4(NO + HS(O)O)和R5(H + SO2 + NO)]、三重态[R9(HS(O)O + NO)和R10(H + SO2 + NO)]均存在两条抽氧通道,其中单重态抽氢通道R2 (cis-HONO + 1SO)是NO2 + HSO反应主通道。利用传统过渡态理论(TST)并结合Wigner校正,计算了上述10条通道在200 ~ 1000 K温度范围内的速率常数。计算结果表明,NO2 + HSO反应主通道在298 K时的速率常数(7.78×10-13cm3?molecule-1?s-1)与实验值(9.6×10-12 cm3?molecule-1?s-1)相吻合。此外,水分子影响主通道R2(cis-HONO + 1SO)经历了NO2 + H2O…HSO和 NO2 + H2O…HSO(HSO + NO2…H2O)两条反应通道,且两条通道的能垒分别比R2升高了49.97和20.43 kcal?mol-1,说明在实际大气环境中水分子对NO2 + HSO反应几乎没有影响。     

CH_4与NO_2反应的微观机理及动力学性质的理论研究

采用量子化学计算方法,研究了CH_4+NO_2反应直接氢抽提反应通道的机理和速率常数.该反应有3条反应通道分别生成CH_3+HNO_2,CH_3+trans-HONO和CH_3+cis-HONO.计算结果表明采用变分过渡态理论加小曲率隧道效应校正计算得到反应速率常数和已有的实验值很吻合.在整个研究温度区间,O原子提取H原子生成CH_3+cis-HONO是反应的主要通道.     

CH_3CH_2O与HO_2抽氢反应与主通道速率常数的理论研究

在B3LYP//6-311++G(2df,2p)水平完成了对CH_3CH_2O与HO_2反应各驻点物种的几何构型优化,并在相同水平上对相关物种进行了频率分析和内禀反应坐标(IRC)计算.为得到较准确的单点能信息,同时采用CCSD(T)/cc-pVTZ方法对反应途径中各驻点进行单点能校正.标题反应的单、三重态势能剖面图揭示,反应在单、三重态势能面上均有3条抽氢通道.其中单重态通道分别生成1CH3CHO+H_2O_2(R1),CH_3CH_2OH+1 O_2(R2)和1CH_2CH_2O+H_2O_2(R3),三重态通道分别生成3CH3CHO+H_2O_2(R4),CH_3CH_2OH+3O_2(R5)和3CH_2CH_2O+H_2O_2(R6);势垒高度揭示三重态在动力学和热力学上比单重态更具优势.200K~1 200K区间内标题反应速率常数计算结果表明,除通道R5的速率常数几乎不随温度变化外,所有其他通道的速率常数均随温度升高而增大(即速率呈现正温度系数效应),同时发现抽氢通道R5的分支比始终大于94%,因而是绝对优势通道.     

HO_2+NO气相反应机理及主通道速率常数的理论研究

采用CCSD(T)/aug-cc-p VTZ//MP2/aug-cc-p VTZ方法构建了HO_2+NO反应的单、三重态反应势能剖面.研究结果表明,标题反应在单、三重态均存在3条反应通道,分别经抽氧、加成和抽氢反应生成产物NO_2+OH、HNO_3和HNO+O_2.其中抽氧、加成反应的优势通道发生在单重态势能面上(通道R1和R2),而抽氢的优势通道则发生在三重态势能面上(通道R6).利用经典过渡态理论(TST)并结合Wigner矫正模型在200K~1500K温度范围内计算了优势通道R1,R2和R6的速率常数kTST/W.结果显示,在计算温度范围内抽氧、加成反应的通道R1和R2始终存在竞争,且抽氢反应通道R6在高温区500K~1500K竞争作用也逐渐显现,但抽氧通道R1分支比始终大于81%,具有绝对优势.     

水分子催化HCl NO3反应机理及动力学性质的理论研究

本文采用CCSD(T)/aug-cc-pVTZ//UB3LYP/6-311+G(2d,p)方法对HCl+NO_3反应机理及速率常数进行了研究,并在此基础上考虑了水分子对该反应的影响。研究结果表明,HCl+NO_3反应经历了生成产物为Cl+HNO_3的通道,克服了13.67kcal·mol~(-1)的能垒。加入水分子后,所得的产物并没有发生改变,但势能面却比裸反应复杂得多,经历了NO_3…H_2O+HCl、H_2O…HCl+NO_3和HCl…H_2O+NO_3三条反应通道。其中通道HCl…H_2O+NO_3为水分子参与反应的优势通道。此外,该通道比相同温度下裸反应的速率常数k_(R1)提高了0.33×10~4~1.07×10~7倍,且在298K时,k’_(RW3)/k’_(total)已达到95.9%,说明此时在实际大气环境中水分子对NO_3+HCl反应有明显的影响。     

单分子水对H_2O_2+Cl气相反应影响的理论研究

在aug-cc-pVTZ基组下采用CCSD(T)和B3LYP方法,研究了H2O2+Cl反应,并考虑在大气中单个水分子对该反应的影响.结果表明,H2O2+Cl反应只存在一条生成产物为HO2+HCl的通道,其表观活化能为10.21kJ·mol-1.加入一分子水后,H2O2+Cl反应的产物并没有发生改变,但是所得势能面却比裸反应复杂得多,经历了RW1、RW2和RW3三条通道.水分子在通道RW1和RW2中对产物生成能垒的降低起显著的负催化作用,而在通道RW3中则起明显的正催化作用.利用经典过渡态理论(TST)并结合Wigner矫正模型计算了216.7-298.2 K温度范围内标题反应的速率常数.结果显示,298.2 K时通道R1的速率常数为1.60×10-13cm3·molecule-1·s-1,与所测实验值非常接近.此外,尽管通道RW3的速率常数kRW3比对应裸反应的速率常数kR1大了46.6-131倍,但该通道的有效速率常数k'RW3却比kR1小了10-14个数量级,表明在实际大气环境中水分子对H2O2+Cl反应几乎没有影响.     

单分子水对CH_2SH+NO_2反应机理影响的理论研究

在B3LYP/6-311++G(2df,p)水平下对单分子水参与下的CH_2SH+NO_2反应的微观机理进行了研究.为了获得更准确的能量信息,采用HL复合方法和CCSD(T)/aug-ccpvtz方法进行单点能校正.结果表明,加入单分子水后的CH_2SH+NO_2反应体系,共经过10条不同的反应路径,得到6种反应产物.与裸反应(CH_2SH+NO_2)相比,水分子在反应中起到了明显的正催化作用.不仅使生成产物trans-HONO的能垒(-52.84kJ·mol~(-1))降低了176.94kJ·mol~(-1),而且不需经过复杂的重排和异构化过程便可得到产物cis-HONO.在生成产物cis-HONO通道(Path3和Path4)中,活化能垒分别为143.65和126.70kJ·mol~(-1),而其裸反应的活化能垒却高达238.34kJ·mol~(-1).生成HNO_2的通道中(Path5和Path6)活化能垒分别为295.23和-42.19kJ·mol~(-1).其中Path6的无势垒过程使HNO_2也成为该反应的主要产物.另外,单分子水还可通过氢迁移的方式直接参与CH_2SH+NO_2的反应,活化能垒(TS7-TS10)分别为-10.62,151.03,186.22和155.10kJ·mol~(-1).除直接抽氢通道中的(Path8-Path10)外,其余反应通道均为放热反应,在热力学上是可行的.     

甲硫醇和氢原子反应的从头算直接动力学

利用双水平直接动力学方法对反应CH3SH+H的微观机理和动力学性质进行了理论研究.对于此反应的三个反应通道,即—SH和—CH3基团上的两个氢提取通道及一个取代通道,在MP2/6-311+G(d,p)水平上优化得到了各稳定点的结构及振动频率,并在G3(MP2)水平上进行了单点能量计算以获得更精确的能量信息;在此基础上运用结合小曲率隧道效应校正的变分过渡态理论(CVT/SCT)计算了各反应通道在220-1000 K温度区间的速率常数.计算结果表明提取—SH基团上H的反应通道R1在整个反应温度区间都是主要通道,而随着温度的升高,低温下的次要反应通道——取代通道R3变得越来越重要,并且在高温下将成为一个竞争的反应通道;提取—CH3基团上H的反应通道(R2)由于具有较高的反应能垒,因而,其对总反应速率常数的贡献可以忽略.计算得到的总反应速率常数与已有的实验值符合得很好,进而我们预测了该反应在220-1000 K温度范围内速率常数的表达式为:k=5.00×10-18T2.39exp(-119.81/T),为将来的实验研究提供参考.     

高质量Cu2ZnSnS4纳米晶的合成及其自组装行为的研究

本文以简单的无机盐,包括醋酸铜、醋酸锌、四氯化锡为原料,以硬脂酸和硬脂胺作为保护剂,以二苯醚作为溶剂,采用高温热注射的方法,合成出了高质量的具有自组装行为的Cu₂ZnSnS₄纳米晶,并详细研究了酸和胺对于纳米晶形貌的影响。研究结果表明,随着硬脂酸用量的增加,Cu₂ZnSnS₄纳米晶的尺寸逐渐变大,并且呈现出具有多个棱角的复杂结构。此方法制备的Cu₂ZnSnS₄纳米晶对于紫外和可见光区均有很强的吸收,是构筑高效、低耗的薄膜太阳能电池的理想材料。     

类石墨相氮化碳改性研究进展

类石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种不含金属的半导体材料,它具有制备方法简单、合成原材料价格低廉、含量丰富,具有很好的物理化学性质及热稳定性等优点,并且其较窄的禁带宽度满足可以直接吸收一部分可见光的要求,这些特有的优势使其一度成为人们研究和关注的焦点.然而,它的比表面积小、光生电子和空穴复合率高以及可见光利用率不足等弊...     

A facile approach for the synthesis of 14-aryl- or alkyl-14H-dibenzo[a,j]xanthenes under solvent-free condition

A facile, efficient and environment-friendly protocol for the synthesis of 14-aryl- or alkyl-14H-dibenzo[a,j]xanthenes has been developed by one-pot condensation of 2-naphthol with aliphatic and aromatic aldehydes in the presence of P₂O₅ or InCl₃ as catalysts under solvent-free conditions. The present approach offers the advantages of clean reaction, simple methodology, short reaction time, high yield, easy purification, and economic availability of the catalyst.     

Modulation of protective immunity against herpes simplex virus via mucosal genetic co-transfer of DNA vaccine with ��2-adrenergic agonist

Cholera toxin, which has been frequently used as mucosal adjuvant, leads to an irreversible activation of adenylyl cyclase, thereby accumulating cAMP in target cells. Here, it was assumed that β₂-adrenergic agonist salbutamol may have modulatory functions of immunity induced by DNA vaccine, since β₂-adrenergic agonists induce a temporary cAMP accumulation. To test this assumption, the present study evaluated the modulatory functions of salbutamol co-administered with DNA vaccine expressing gB of herpes simplex virus (HSV) via intranasal (i.n.) route. We found that the i.n. co-administration of salbutamol enhanced gB-specific IgG and IgA responses in both systemic and mucosal tissues, but optimal dosages of co-administered salbutamol were required to induce maximal immune responses. Moreover, the mucosal co-delivery of salbutamol with HSV DNA vaccine induced T_h2-biased immunity against HSV antigen, as evidenced by IgG isotypes and T_h1/T_h2-type cytokine production. The enhanced immune responses caused by co-administration of salbutamol provided effective and rapid responses to HSV mucosal challenge, thereby conferring prolonged survival and reduced inflammation against viral infection. Therefore, these results suggest that salbutamol may be an attractive adjuvant for mucosal genetic transfer of DNA vaccine.     

TGF-��-treated antigen presenting cells suppress collagen-induced arthritis through the promotion of Th2 responses

Collagen-induced arthritis (CIA) is mediated by self-reactive CD4⁺ T cells that produce inflammatory cytokines. TGF-β₂-treated tolerogenic antigen-presenting cells (Tol-APCs) are known to induce tolerance in various autoimmune diseases. In this study, we investigated whether collagen-specific Tol-APCs could induce suppression of CIA. We observed that Tol-APCs could suppress the development and severity of CIA and delay the onset of CIA. Treatment of Tol-APCs reduced the number of IFN-γ- and IL-17-producing CD4⁺ T cells and increased IL-4- and IL-5-producing CD4⁺ T cells upon collagen antigen stimulation in vitro. The suppression of CIA conferred by Tol-APCs correlated with their ability to selectively induce IL-10 production. We also observed that treatment of Tol-APCs inhibited not only cellular immune responses but also humoral immune responses in the process of CIA. Our results suggest that in vitro-generated Tol-APCs have potential therapeutic value for the treatment of rheumatoid arthritis as well as other autoimmune diseases.     

（英）二氧化钛/石墨烯复合材料对水溶液中钯离子的吸附性能研究

本文合成了一种新型二氧化钛/石墨烯(TiO2-Gr)复合材料吸附剂,研究了其对水溶液中Pd(II)的吸附作用,并与TiO2的吸附性能进行了比较。制得的TiO2-Gr吸附剂分别进行了透射电子显微镜(TEM)表征及X射线衍射(XRD)分析,考察了吸附过程中时间、溶液p H、吸附剂用量、离子强度、Pd(II)浓度和温度等参数对吸附量的影响。研究了吸附过程中动力学、热力学及吸附等温线。结果表明吸附过程符合假二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程。对热力学函数(吉布斯函数变、焓变、熵变)测定表明,本文合成的TiO2-Gr吸附剂对Pd(II)的吸附属于自发吸热反应。     

基于香豆素骨架的Fe3 荧光探针的研究进展

本文综述了近十年来以香豆素为荧光基团的Fe~(3+)探针研究进展,并对该类探针的结构设计、作用机理及应用给出简要介绍,最后展望了该类Fe~(3+)荧光探针的研究和发展方向。     

冷等离子体强化制备TiO2光催化材料及其机理

等离子体技术在材料制备和改性方面的优势得到众多研究者的认可。Ti O2具有化学稳定性高、氧化活性强、生产成本低等优势,被广泛应用于太阳能电池和光催化领域。本文综述了近年来介质阻挡放电等离子体在强化制备Ti O2光催化材料方面的研究成果,包括等离子体辅助制备Ti O2光催化薄膜和Ti O2的等离子体法掺杂两个方面,并分析了其作用机理。从目前的研究成果来看,等离子体技术制得的Ti O2光催化材料具有更好的均匀性和催化活性,这主要得益于等离子体中的高能电子,一方面,Ti O2粒子吸附电子,彼此之间产生静电场的斥力作用,可以抑制颗粒的团聚,另一方面,电子的强还原能力,能够打断Ti-O键,形成氧空位,从而提高其催化性能。     

氮杂环卡宾催化二氧化碳羧化反应的研究进展

二氧化碳是一种来源丰富的可再生资源,科研工作者一直致力于开发能够高效转化二氧化碳的催化体系。氮杂环卡宾在有机化学中是一类非常重要的催化剂,利用氮杂环卡宾-过渡金属配合物催化实现二氧化碳的高效化学转化受到了人们的广泛关注。本文主要根据氮杂环卡宾-过渡金属配合物进行分类,总结归纳了近年来氮杂环卡宾-过渡金属配合物催化二氧化碳羧化反应的研究进展。     

g-C3N4/CeO2异质结材料的制备及其光催化性能的研究

以三聚氰胺、硝酸铈为原料,通过高温煅烧法制备了不同CeO₂含量的片层状g-C₃N₄/CeO₂,通过XRD、FT-IR、XPS等对系列g-C₃N₄-CeO₂材料进行了表征,考察了材料在可见光(λ≥420nm)条件下降解盐酸四环素(TC)的光催化活性。与单纯的g-C₃N₄相比,g-C₃N₄/CeO₂-30%具有更优异的光催化性能,这是由于g-C₃N₄-CeO₂间的异质结作用促进了光生电子和空穴分离。自由基捕获实验证实·O^-₂在催化反应过程中起到主要作用,并提出了相应的光催化机理。