银胶中结晶紫分子吸附动力学过程及氯离子的影响

同在吸附银镜上相似，ＣＶ在银胶上均相吸附，表面形态对化学吸附的多相性无必然影响。氯离子的存在有助于银表面上产生ＳＥＲＳ活位，使ＣＶ的ＳＥＲＳ强度增强－１０＾２倍，活位上分子的喇曼散射截面较普通吸附位置上的分子增加了１０＾５倍，吸附动力学计算结果表明所有ＳＥＲＳ活位是等价的。     

粘土矿物参与微生物利用木质素形成矿物-菌体残留物的结构特征研究

粘土矿物在催化木质素形成腐殖质方面具有重要贡献。为有效阐明微生物-木质素-粘土矿物三者间的关系，探明矿物-菌体残留物的结构特征，采用液体摇瓶培养法，以木质素为碳源，通过添加高岭石和蒙脱石，在接种复合菌剂后启动110 d液体培养，期间动态收集矿物-菌体残留物，利用傅里叶红外光谱及扫描电子显微镜技术对其结构特性进行了研究。结果表明：高岭石颗粒边缘多由管状体卷曲而成，在参与微生物利用木质素形成矿物-菌体残留物后，连片状细小颗粒结构进一步团聚，结合更加紧凑，短管状结构增多，但整体仍保持多水高岭石的结构特征；在初始富营养条件下，高岭石能够促进微生物繁衍，使大量菌体聚集于高岭石表面，掩蔽了Si-O和Si-O-Al键，且矿物-菌体残留物中脂族碳结构比例增加；菌体中多糖物质通过含氧官能团与高岭石表面的水化层在多个部位形成氢键，氢键的形成对于高岭石稳定木质素及其降解产物具有重要作用，芳香碳结构比例和多糖类物质含量随培养时间逐渐增加，而后复合菌株对掩蔽在矿物表面的菌体进行二次利用，使高岭石Si-O-Al键重现；蒙脱石多由浑圆的颗粒结构组成，接种微生物可使其表面产生溶蚀，团粒结构遭到破碎；与10 d相比，历经30 d培养所得矿物-菌体残留物中的多糖类物质增多，使原本归属蒙脱石Si-O-Si及Si-O结构的1 034~1 038 cm-1处吸收峰强度增加，而后因多糖类物质与蒙脱石表面羟基发生缔合，又使该处吸收峰强度减弱，同时发生了氢键键合，该作用是蒙脱石-微生物-木质素间相互作用、形成矿物-菌体残留物的主要机制；高岭石在稳定有机碳方面的能力要高于蒙脱石，更易促进HS前体物质的形成。     

超临界水稠油改质反应动力学研究

超临界水稠油改质具有速度快，抑制结焦等优势，本文考察了反应温度380～440?C和反应时长0～500 min对超临界水稠油改质反应的影响，实验结果表明超临界水稠油改质反应呈现三个阶段：诱导期、裂解期、生气期，诱导期内胶质的裂解十分显著，并且无结焦产生，裂解期内重质组分裂解加深，产生大量轻质组分，生气期内饱和烃二次裂解持续产生气体。同时超临界水稠油改质反应的进程随温度提高而加快。基于相分离的方法建立了6集总反应动力学模型，沥青质溶解度系数随着温度升高而下降，高温下软沥青对沥青质的分散作用减弱。反应动力学的方法有助于解释超临界水稠油改质的反应路径和反应机理。     

利用X射线近边吸收谱学方法研究蒙脱石在高温下吸附汞金属的行为

测量了分别用汞水溶液、汞和半胱氨酸混合溶液处理的蒙脱石样品在高温下汞L₃边X射线近边吸收谱. 利用这个方法研究了汞金属在蒙脱石中的吸附和解吸附行为以及氨基酸对吸附汞吸附行为的影响. 研究结果显示在没有氨基酸介入的情况下,蒙脱石中吸附的汞被6个水分子配位,或者被蒙脱石表面的氧原子配位;当引入半胱氨酸时,汞优先于氨基酸中的硫原子配位,形成更稳定的Hg-S键. 这个结果说明氨基酸的引入能够使得蒙脱石更稳定的吸附汞金属离子,大大缓解汞离子向生物圈中迁移.     

温度对氨基苯甲酸在粗糙银表面上行为的影响

本文同时测定了当温度从－１９０℃上升到３０℃和从３０℃下降到－１９０℃对氨基苯甲酸（ｐ－Ａｍｉｎｏｂｅｎｚｏｉｃ Ａｃｉｄ，ＰＡＢＡ）和邻氨基苯甲酸（ｏ－Ａｍｉｎｄｂｅｎｚｏｉｎ Ａｃｉｄ，ＯＡＢＡ）在粗糙的银表面上的表面增强拉曼光谱的变化。结果表明，若吸附质表面拉曼光谱的增强主要表现为化学机理，且整个分子平躺在表面，则分子在表面上的取向不会随温度的变化而改变。而温度的变化会引起基于电磁场增强机理     

腺嘌呤、嘌呤和四并苯的表面增强拉曼光谱随温度的可逆变化

用硝酸腐蚀法处理得到了具有表面增强拉曼光谱 (SERS)活性的银表面。在表面温度于 - 1 90℃～30℃变化时 (上升和下降 ) ,分别测定了吸附在银表面上的腺嘌呤、嘌呤和四并苯的表面增强拉曼光谱 ,观察到一系列有关拉曼峰频率和强度的可逆变化。结果表明 ,温度降低 ,吸附分子SERS中受电磁增强机制作用的振动的拉曼位移发生蓝移 ,同时峰强度也有变化 ;而受化学增强机制作用的振动的拉曼位移则不受温度的影响。温度的变化导致分子平面可弯曲分子在金属表面的取向发生变化 ,如腺嘌呤和嘌呤在高温下取直立态 ,而平面的对称分子 (如四并苯 )在表面上的取向则不受温度的影响。     

利用表面增强喇曼散射研究银表面上结晶紫分子的吸附

以表面增强曼散射为测量手段，详细讨论结晶紫分子在银镜表面上的吸附动力学。发现结晶紫的吸附是匀相的；表面形态的差异仅影响吸附速率常数，不改变多相因子（ｍ＝１）和脱附速率常数（ｋｄ＝０）。利用吸附等温线估算结晶紫分子在银镜上的吸附能，Ｕ≈５０ｋＪ／ｍｏｌ。不同银镜上ＣＶ分子的吸附能相同；但吸附位置密度有差异，银镜的增强效果与此有关。     

温度对GaN(0001)表面生长吸附SrO、BaO和TiO_2影响的理论研究

采用基于第一性原理的从头计算分子动力学方法,模拟了300、400、500、600和700℃下SrO、BaO和TiO_2分子在GaN(0001)表面吸附的动力学过程,研究了温度对原子运动轨迹、吸附能、界面电荷分布、稳定吸附方位和扩散系数的影响.温度不同,O-Ga成键时间不同,SrO分子中的O原子与GaN基底成键的Ga原子不同; TiO_2分子中O原子与GaN表面Ga原子成键的顺序也不同.温度对SrO、BaO和TiO_2分子在GaN(0001)表面的最终吸附形态和吸附方位有显著的影响.温度对不同吸附体系吸附能的影响也不相同;小分子在GaN(0001)基片表面优先吸附的顺序依次为TiO_2、SrO和BaO分子.数据分析显示SrO和BaO分子的最优生长温度是600℃,TiO_2分子的最优生长温度是500℃.     

CO在Pu(100)表面吸附的研究

采用密度泛函理论(DFT)研究了CO分子在Pu (100)面上的吸附. 计算结果表明：CO在Pu (100)表面的C端吸附比O端吸附更为有利，属于强化学吸附. CO吸附态的稳定性为穴位倾斜>穴位垂直>桥位>顶位. CO分子与表面Pu原子的相互作用主要源于CO分子的杂化轨道和Pu原子的杂化轨道的贡献. 穴位倾斜吸附的CO分子的离解能垒较小(0.280eV)，表明在较低温度下，CO分子在Pu (100)表面会发生离解吸附，离解的C，O原子将占据能量最低的穴位.     

甲醛分子在羟基化TiO2-B(100)面吸附的第一性原理研究

利用第一性原理研究TiO₂-B表面上甲醛分子（HCHO）与氧桥位羟基（BH）、钛顶位羟基（TH）共吸附时羟基基团对HCHO分子吸附的影响.结果表明：这两种羟基的存在对HCHO在清洁和羟化表面形成多种化学吸附构型产生不同影响.与HCHO分子共吸附时，氧桥位羟基弱化HCHO的吸附；而钛顶位羟基强化HCHO的吸附，且在不同面积超胞上均能显著强化其吸附.利用电子结构分析不同吸附的内在机制，为理解HCHO分子与TiO₂基材料表面的相互作用提供新的视角.     

高温下钙蒙脱石膨胀特性的分子动力学模拟

高温下蒙脱石的膨胀特性在核废料深部封存、二氧化碳封存及页岩气开发等应用中有着重要影响,但相关机理尚不明确.本工作使用分子动力学模拟为技术手段计算5 MPa和298—500 K等条件下,1.40—4.00 nm晶面间距(d)的一系列饱和钙蒙脱石的膨胀压力.以模拟所得的数值结果为依据,基于水化效应、双电层效应和离子关联效应等模型推演膨胀压力随温度与d的变化规律,并与相应的实验数据进行对比.模拟结果表明,当d较小时,因为高温会弱化水化力的强度,钙蒙脱石膨胀压力震荡的幅度降低,同时水化力作用的d的范围减小.当d较大时,因为高温强化离子关联效应,膨胀压力降低,同时双电层力的作用的d的范围增加.在较高温度和较大d时,膨胀压力为收缩力,阻碍膨胀.这些膨胀压力的变化规律与前期钠蒙脱石体系的研究类似.然而,通过对比两种蒙脱石体系的模拟结果,发现两种体系存在显著的差异—钙蒙脱石比钠蒙脱石更难膨胀到较大的d.此模拟结果与前人实验观测的结果相符.我们进一步将此差异归于钙蒙脱石的离子关联效应要远大于钠蒙脱石.有别于分子模拟中对于离子关联效应的精确描述,连续化的Poisson-Boltzmann方程因为忽略了离子关联效应,从而无法表达出与两种体系模拟结果都相吻合的膨胀压力变化规律.     

高温下钙蒙脱石膨胀特性的分子动力学模拟

高温下蒙脱石的膨胀特性在核废料深部封存、二氧化碳封存及页岩气开发等应用中有着重要影响,但相关机理尚不明确.本工作使用分子动力学模拟为技术手段计算5 MPa和298—500 K等条件下,1.40—4.00 nm晶面间距(d)的一系列饱和钙蒙脱石的膨胀压力.以模拟所得的数值结果为依据,基于水化效应、双电层效应和离子关联效应等模型推演膨胀压力随温度与d的变化规律,并与相应的实验数据进行对比.模拟结果表明,当d较小时,因为高温会弱化水化力的强度,钙蒙脱石膨胀压力震荡的幅度降低,同时水化力作用的d的范围减小.当d较大时,因为高温强化离子关联效应,膨胀压力降低,同时双电层力的作用的d的范围增加.在较高温度和较大d时,膨胀压力为收缩力,阻碍膨胀.这些膨胀压力的变化规律与前期钠蒙脱石体系的研究类似.然而,通过对比两种蒙脱石体系的模拟结果,发现两种体系存在显著的差异—钙蒙脱石比钠蒙脱石更难膨胀到较大的d.此模拟结果与前人实验观测的结果相符.我们进一步将此差异归于钙蒙脱石的离子关联效应要远大于钠蒙脱石.有别于分子模拟中对于离子关联效应的精确描述,连续化的Poisson-Boltzmann方程因为忽略了离子关联效应,从而无法表达出与两种体系模拟结果都相吻合的膨胀压力变化规律.     

无序二元合金（NixCu1－x）不同解理面上O吸附对Cu偏析的影响

应用计算机编程构造出了存在和不存在表面偏析的无序二元合金Ni_xCu_1-x (x=0.4)(１００)表面及(１１０)表面的原子集团模型，然后按覆盖度θ=0.5，构造 出了O吸附后的原子集团模型，应用Recursion方法计算了O在Ni_xCu_{1-x(存在偏析和不存在偏析时)无序二元合金(１００)和(１１０)表面吸附的电子结构.由此 得出：1)O吸附使合金表面态密度峰降低，带宽加宽，并且表面Ni原子的d电子与吸附质O原 子的s，p电子的共价作用比Cu更强烈；2)O吸附在NixCu1-x(x=0.4) (１１０)表面比(１００)表面更稳定；3)O的吸附抑制了Cu在表面富集，且这种作用主要表 现在表面一层. 关键词： 化学吸附 表面偏析 Recursion方法 态密度}     

染料分子荧光淬灭规律研究

本文研究了若丹明B、若丹明6G和吖啶橙三种染料分子吸附于银表面上时的荧光变化规律,发现在银胶颗粒表面的吸附均造成了其荧光强度急剧而大幅度的淬灭,淬灭随时间呈双曲线型衰减。同时利用这一实验结果对分子在表面间的吸附系数与脱附系数——这些表征分子与表面相互作用的重要参数——表达式进行了初步推导。     

染料分子荧光淬灭规律研究

本文研究了若丹明B、若丹明6G和吖啶橙三种染料分子吸附于银表面上时的荧光变化规律,发现在银胶颗粒表面的吸附均造成了其荧光强度急剧而大幅度的淬灭,淬灭随时间呈双曲线型衰减。同时利用这一实验结果对分子在表面间的吸附系数与脱附系数——这些表征分子与表面相互作用的重要参数——表达式进行了初步推导。     

非常规条件下的SERS效应

关于表面增强Raman散射效应的研究大体上分为两类：一类是关于不同的吸附分子，一类是关于不同的衬底材料。比较容易观测到表面增强Raman散射效应的分子大都是一些含有π键，孤电子对和环结构的分子。而具有饱和结构的分子则难于观察到表面增强Raman散射效应。表面增强Raman散射效应使用的衬底材料主要是Ag，Au和Cu，其他如Pt，Pd，CA，Co等金属上也有弱的表面增强Raman散射效应。本文介绍“非常规”吸附质和衬底条件下的SERS现象。     

Kr/Xe气体在塑料闪烁体表面的吸附与扩散行为研究

采用基于Compass力场的分子动力学(MD)方法,研究了惰性气体氙(Xe)和氪(Kr)在塑料闪烁体(聚乙烯基对甲苯)的平整和粗糙表面的吸附和扩散行为.由惰性气体吸附曲线的均方根位移(MSD),得到了Xe/Kr气体在聚乙烯基对甲苯表面的扩散系数.研究结果表明,Kr/Xe气体均被稳定地吸附在塑料闪烁体表面,其稳定性随着温度的升高而增加,Xe分子的吸附性强于Kr分子. Kr/Xe气体在聚乙烯基对甲苯表面具有较强的扩散性能,扩散深度随着温度与厚度的增加而增加,最大为22.865?,Kr分子扩散能力强于Xe分子.基底粗糙表面增加了两种惰性气体分子的吸附和扩散.     

天冬氨酸在Cu(001)表面吸附的扫描隧道显微镜研究

用扫描隧道显微镜(STM)研究了室温下天冬氨酸在Cu(001)表面的吸附行为.实验发现,在较 低的覆盖度下,天冬氨酸分子在Cu(001)表面存在两种吸附状态.从STM数据估算出两种吸附 状态下天冬氨酸分子在Cu(001)表面的扩散激活能分别为079±001eV,088±005eV. 随着覆盖度的提高,天冬氨酸分子最终在Cu(001)表面形成一均匀衬度的吸附层,但并不形 成有序吸附结构,也不能使台阶发生小面化.天冬氨酸分子的这些吸附特点是迄今研究过的 所有氨基酸在Cu(001)表面吸附时不具有的. 关键词： 表面吸附 扫描隧道显微镜 氨基酸     

气体-表面相互作用的分子动力学模拟研究

采用分子动力学模拟方法研究了气体分子Ar在光滑和粗糙Pt表面上的散射规律.提出了一种速度抽样方法,计算了不同温度条件下气体分子对光滑和粗糙表面的切向动量适应系数和吸附概率.结果显示：光滑表面条件下,气体分子的切向动量系数和吸附概率都随着温度的升高而降低;粗糙度对气体分子切向动量与表面的适应具有极大的促进作用,当粗糙度足够大时,切向动量适应系数的大小趋近于1.0,对温度的敏感性也逐渐降低.采用粒子束方法对气体分子在光滑和粗糙表面上的散射规律进行了定量分析.总结了散射过程中气体分子的典型轨迹和动量变化规律,将气体分子在光滑表面的散射分为两种类型：单次碰撞后散射和多次碰撞后散射.单次碰撞后散射的气体分子平均切向动量有所减小,而经过多次碰撞后散射的气体分子则倾向于保持原有的平均切向动量.对于粗糙表面,粗糙度的存在使气体分子与表面间的动量和能量适应更加充分,导致气体分子在较粗糙表面上散射后的平均切向动量大幅减小并接近于0,且气体分子在表面上经历的碰撞次数越多,其散射后的能量损失越严重.     

半胱胺单分子膜结构的表面增强拉曼散射研究(英文)

在金属电极表面所形成的有机分子的单分子膜或薄膜对于基础研究和实际应用都有着极其重要的意义。以化学吸附形式在金电极表面所形成的半胱胺单分子膜,常常用于蛋白质等生物大分子在金属表面进行吸附的连接层,以避免这些生物大分子在金属表面直接吸附而造成的变性、失活现象的发生。本文报道了我们采用表面增强拉曼散射光谱方法研究在金电极表面吸附的半胱胺单分子膜的结构特征。研究结果表明,在金电极表面所形成的半胱胺单分子膜中,半胱胺分子主要的构型为扭转构型。在与金表面的相互作用中,由于除巯基的结合作用以外,还存在半胱胺分子中端基氨基和金表面较强的亲和性,使得以扭转构型吸附在金表面的半胱胺单分子膜相当稳定。这是金电极表面的半胱胺单分子膜结构的主要行征。当考察外加电势对此单分子膜结构的影响时,可以发现有关扭转构型的特征谱峰其相对强度随着电位负移而减小。这一结构随电位的变化关系可以通过表面电势的变化对氨基氮原子上孤对电子与金属表面间相互作用的影响来加以阐释。