还原氧化石墨烯/TiO2纳米线复合膜的制备及对Cu2+吸附性的影响

以石墨烯和自制TiO₂粉末为原料,通过两步水热法联合真空抽滤法制备还原氧化石墨烯/TiO₂纳米线(rGO/TiO₂ NWs)复合膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱对rGO/TiO₂ NWs复合膜的形貌、结构进行表征。研究结果表明,还原氧化石墨烯和TiO₂ NWs成功地复合在一起,复合材料中TiO₂ NWs分散性较好。Cu²⁺吸附实验结果表明,复合材料中TiO₂ NWs所占比例、pH值是影响Cu²⁺吸附效果的重要因素,研究复合材料对Cu²⁺的吸附效果应该在pH值为6.0的近中性环境。其中TiO₂ NWs含量为50%时,复合膜对Cu²⁺的吸附量最高,达到rGO薄膜的4倍。复合薄膜有较好的吸附稳定性,重复使用5次后,吸附率是原吸附量的91%。     

一种具有荧光性质的三维Zn(Ⅱ)金属-有机框架

以1,3,5-苯三甲酸(H₃BTC)为配体,与Zn(Ⅱ)离子在溶剂热条件下反应制备了配合物{[Zn(BTC)_2/3]·[HCON(CH₃)₂]·[C₂H₅OH]}_n(1)。通过单晶X射线衍射分析(SXRD)、红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)、粉末X射线衍射分析(PXRD)和荧光光谱对配合物1进行表征。单晶X射线衍射分析表明,配合物1属于单斜晶系P2₁/n空间群。在配合物1中Zn(Ⅱ)离子通过羧基上的氧原子与BTC^3-离子配位,形成了具有孔道的三维Zn(Ⅱ)金属有机框架(MOF)结构。并且通过分子间氢键相互作用,将乙醇和N,N'-二甲基甲酰胺(DMF)分子封装进平行四边形的孔道中。室温下的荧光光谱分析表明,当激发波长为297 nm时,配合物1在601 nm处具有最强的发射峰。     

一例含阴离子水簇的钴配合物的合成、结构及理论研究

金属配合物中的水簇研究为研究宏观意义上的水以及与蛋白质分子有关的水分子提供了有效途径。本文合成了一个含有阴离子水簇的带状超分子配合物[Co(2,2-bipy)₂(N₃)₂](N₃)_0.5Cl_0.5·2H₂O(1,2, 2-bipy=2, 2-联吡啶)。单晶结构解析表明,配合物属于三斜晶系,P-1空间群,晶胞参数为:a=0.822 54(7) nm,b=1.175 58(9) nm,c=1.237 06(10) nm,α=91.379 0(10)°,β=92.151 0(10)°,γ=108.119 0(10)°,V=1.135 27(16) nm³,由一个单核[Co(2,2-bipy)₂(N₃)₂]⁺配合物阳离子、两个非配位水分子、0.5个游离的叠氮离子和0.5个氯离子组成,叠氮离子和氯离子位置无序,占有率各为50%。两个客体水分子通过强烈的分子间氢键作用形成了环状水四聚体,且与无序的N^-₃和Cl^-通过氢键作用形成了一个[(H₂O)₄(N₃)Cl]^2- 阴离子水簇。此外,本文基于密度泛函理论(DFT)对配合物[Co(2,2-bipy)₂(N₃)₂]⁺阳离子进行了量子化学计算,分析了其单点能和原子电荷,并计算了中心金属离子的氧化态,计算结果与实验相吻合。     

吡啶鎓盐配体构筑的多钼酸基配合物的合成、结构及光催化性能

本文在水热条件下合成了一例同多钼酸阴离子[δ-Mo₈O₂₆]^4-基配合物[Co(bipbc)(δ-Mo₈O₂₆)_0.5(H₂O)₃] (bipbc=4,4-双[(4-羧基吡啶)甲基]联苯),其为一维链状结构,包含环型双核钴配合物[Co₂(bipbc)₂]⁴⁺和[δ-Mo₈O₂₆]^4-簇。该配合物结晶于单斜晶系,P2₁/n空间群,a=1.147 9(8) nm,b=1.440 9(11) nm,c=2.082 9(16) nm,β=93.469(2)°,V=3.438 8(4) nm³,Z=4,M_r=1 129.18,F(000)=2 204,μ=1.979 mm^-1,D_c=2.181 mg·m^-3,S=1.019,R₁=0.056 2,wR₂=0.137 7。光催化性质研究表明,在可见光、近红外光和全光谱的光照条件下,标题配合物对龙胆紫(GV)和亚甲基蓝(MB)的降解,表现出一定的光催化活性。     

Co3O4在多相催化反应中的晶面效应

Co₃O₄是一种重要且性能优异的过渡金属氧化物,可以广泛应用于光、电、磁、热等多个领域,其晶体作为多相催化剂在众多反应中有着不可替代的地位。催化机理研究发现,催化反应过程不但受晶体催化剂颗粒尺寸的影响,而且对晶体的晶面也很敏感。因此,晶面效应的研究对于深入认识多相催化反应过程以及有效设计高活性催化剂都有重要意义。Co₃O₄晶体具有Co³⁺和Co²⁺混合价态的尖晶石结构,其在不同催化反应中均表现出明显的晶面效应。本文综述了近年来Co₃O₄作为多相晶体催化剂在热催化、光催化、电催化以及类过氧化物酶催化中的晶面效应,结合理论计算结果从Co₃O₄晶面的原子结构出发解释了产生晶面效应的原因;最后总结了Co₃O₄在以上反应中晶面效应的一般规律,探讨了目前Co₃O₄晶面效应研究中的不足,并对未来的发展趋势进行了展望。     

2,2'-联吡啶-6,6'-二甲酸镍(Ⅱ)配合物的合成与表征

以2,2'-联吡啶-6,6'-二甲酸(6,6'-H₂bpdc)和乙酸镍为原料,用水热法合成配合物[Ni(6,6'-Hbpdc)₂]·4H₂O (1)。用元素分析、X射线粉末衍射和单晶衍射、红外光谱对配合物1的组成和结构进行了表征,并研究了其热稳定性。单晶结构显示,配合物1属于三斜晶系,P1空间群,晶胞参数为a=1.011 2(9) nm、b=1.084 9(9) nm、c=1.267 6(11) nm、α=112.672(2)°、β=101.025(3)°、γ=90.008(3)°。配合物1的中心Ni²⁺与配体中的N、O原子配位,形成六配位的扭曲八面体几何构型,并通过分子间氢键形成三维超分子结构。热稳定性研究表明,配合物1在氮气气氛中的热分解反应包括脱水和配体的氧化分解,最后残余物为NiO。     

辅助配体对酰腙类金属Mn(Ⅱ)配合物晶体结构的影响

选择N3-苯甲酰吡啶基-2-甲酰胺腙(Hbpad)作为有机配体,以Mn(Ⅱ)离子为金属中心,构筑了一例金属配合物[Mn(bpad)2](1).在此基础上,引入间硝基苯甲酸(Hmnb)作为辅助配体获得了第二例配合物[Mn(Hbpad)(mnb)2·(H2O)](2).利用红外光谱,元素分析、X-射线粉末衍射和X-射线单晶衍射对两例化合物的结构和组成进行了研究.晶体结构分析表明,配合物1属于单斜晶系,P2/n空间群,最小不对称单元中的两个bpad-配体采用三齿螯合的配位模式与Mn(Ⅱ)离子结合,导致中心离子形成了一个六配位的扭曲八面体构型;配合物2属于三斜晶系P-1空间群,最小不对称单元由一个Mn(Ⅱ)离子、bpad-配体、配位水分子和两个mnb-离子组成.尽管Mn(Ⅱ)离子也呈现了六配位的扭曲八面体几何构型,但金属中心的配位环境明显不同.两例配合物中单核分子间各异的氢键相互作用堆积形成了二者的三维超分子网络结构.     

基于2,5-二溴对苯二甲酸配体的锌/钴配合物合成、晶体结构及性质

将有机物2,5-二溴对苯二甲酸(H₂L₁)和2,2′-联吡啶(L₂)作为双配体,使用溶剂热法和七水合硫酸锌(ZnSO₄·7H₂O)、六水合硝酸钴(Co(NO₃)₂·6H₂O)分别反应,得到配合物[Zn(L₁)(L₂)(H₂O)]_n(1)和配合物[Co(L₁)(L₂)(H₂O)]_n(2)。采用单晶X射线衍射、元素分析、红外光谱、紫外光谱、荧光光谱、热重分析等测试方法对这两种物质进行分析研究。单晶测试结果表明配合物1是单斜晶系,以Zn²⁺配位连接L^2-₁与L₂形成一维链状结构,各条链在分子间氢键和π…π共轭作用下有规律地堆叠形成三维网络结构。配合物2是三斜晶系,Co1离子和Co1ⁱ离子由H₂L₁上的羧酸氧原子O4和O4ⁱ连接,形成双齿螯合的配位结构单元,以Co²⁺配位连接 L^2-₁和L₂形成二维网格结构,各层在O—H…O分子间氢键和范德瓦耳斯力作用下有规律的堆叠形成三维网络结构。配合物1和2均含有芳香杂环、羧基杂环和氮杂环,具有良好的荧光性质和热稳定性,最大发射波长分别为345 nm和333 nm。     

手性镝(III)-酒石酸配合物的合成、单晶转换及热稳定性研究

以2,3-二乙酰对甲苯-D-酒石酸(D-H₂DTTA)为原料,与金属Dy(III)盐反应,经过单晶-单晶转换,得到一种新的酒石酸(H₂tar)配合物[Dy(Htar)₃(H₂O)₃]_n(1),对该配合物用元素分析、红外光谱、X-射线单晶衍射、粉末衍射以及差热-热重等进行了表征。晶体结构分析表明,配合物1属三方晶系,R3空间群,晶胞参数为a=b=2.723 16(14) nm,c=0.762 75(6) nm,α=β=90.00°,γ=120.00°,V=4.898 5 (6) nm³,Z=3, 剑桥晶体数据库(Cambridge Crystallographic Data Centre, CCDC)编号为1498504。配合物中的金属Dy³⁺分别与三个酒石酸离子配体Htar^-上的六个氧原子和三个配位水分子上的三个氧原子配位,形成九配位三帽三棱柱构型。配合物1在c方向上通过O1和O5原子连接成一维链状结构,相邻Dy³⁺之间的距离为0.762 8(1) nm。配合物1是由[Dy(HDTTA)₃(CH₃OH)₃]_n经单晶-单晶转换过程得到,其转换过程包括酯基水解及水分子取代两类反应。配合物1具有一定的热稳定性,45~166 ℃失去配位水分子,高于166 ℃配合物骨架坍塌。     

基于乙二胺衍生物的新型Zn-N金属配合物的合成、晶体结构和催化性能

用N,N-二甲基乙二胺和N,N'-二苄基乙二胺为配体合成了两种新颖的Zn-N金属配合物[Zn(OAc)2L] (L=N,N-二甲基乙二胺(1)、N,N'-二苄基乙二胺(2)),通过核磁氢谱、红外光谱、元素分析和X-射线单晶衍射等对其结构进行了表征和分析,研究了锌金属配合物催化芳香醛与硝基甲烷发生Henry反应的性能和反应条件对其的影响,探讨了在催化剂作用下不同芳香醛发生Henry反应的适用范围.结果表明,当以甲醇为溶剂、等物质量三乙胺介入的配合物1为催化剂、催化剂用量为25mol;时,配合物能够高效催化不同芳香醛与硝基甲烷的Henry反应.     

钴掺杂碳活化过硫酸氢钾降解四环素

本文以无水葡萄糖和六水合硝酸钴为原料,采用水热法与原位负载相结合制备了一种掺钴的碳基化合物,并将其作为过硫酸氢钾活化剂用于催化降解水体中的四环素。对制备的掺钴碳基化合物进行了XRD、SEM、TEM、XPS等表征,从晶形结构、显微形貌、表面化学元素等方面分析了该催化剂降解四环素效果明显高于单一水热碳的原因。此外,考察了催化剂投加量、过硫酸氢钾投加量、溶液pH等因素对四环素催化降解效果的影响。实验结果表明：掺钴碳基化合物在最佳反应条件下催化降解60 min,四环素的降解率达到了95.84%(k=0.051 36 min^-1)。同时还对降解机理进行了探究,分析结果表明掺钴碳基材料中的Co⁰和Co²⁺参与了激活过硫酸氢钾产生·O^-₂、SO₄^·-、¹O₂、·OH的过程,该材料具有高效的催化降解四环素的能力,在处理抗生素废水方面具有良好的前景。     

基于构象灵活的N-杂环配体构筑的3D拟卤化亚铜配合物的合成、结构和性质研究

溶剂热条件下,通过无机阶梯状链[Cu(SCN)]_n与柔性有机配体1,3-二(4-吡啶基)丙烷(bpp)自组装,得到了一例新型的3D有机-无机杂化配合物[Cu₄(SCN)₄(bpp)₂]_n (1)。值得关注的是,不对称单元中的bpp配体显示两种不同的构象(trans-gauche或trans-trans),并连接梯形的[Cu(SCN)]_n链形成结晶学独立的[Cu₂(SCN)₂(bpp)]_n (A和B)层。紧接着, 两个不同的层通过ABB′A′的顺序排列形成独特的三维褶皱结构。进一步对配合物1进行了红外光谱(FT-IR)、粉末衍射(PXRD)、热分析、固体紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)和光致发光性质研究。固体紫外-可见光谱表明配合物在紫外区有强的吸收并且具有半导体性质,带隙能E_g为3.20 eV。光催化性能测试结果表明,配合物1在紫外光照射下对中性红(NR)、甲基橙(MO)、天青I(AI)、亚甲基蓝(MB)和亮蓝(ED)这五种染料表现出不同的光催化活性,这可能与有机染料的尺寸和电荷差异有关。此外,荧光测试表明配合物在室温下表现出较强的绿色发光性质,在525 nm附近有强的荧光发射峰。这种发射可能与配体中心激发态有关,可能涉及金属到配体或配体到配体的电荷转移。     

蓝色荧光粉Sr3LnM(PO4)3F:Eu2+的发光调控

采用高温固相法合成了一系列Eu²⁺激活的Sr₃LnM(PO₄)₃F(Ln=Gd, La, Y; M= Na, K)荧光粉,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜、荧光光谱等对样品的物相结构、形貌和发光特性进行了表征及分析。结果表明:成功合成了Sr₃LnM(PO₄)₃F:Eu²⁺荧光粉,样品的粒径为2~10 μm。荧光粉在蓝光区具有强烈的发射,归属为发光中心Eu²⁺的4f⁶5d→4f⁷跃迁。当基质中的碱金属M由Na变成K时,Eu²⁺的发光颜色由淡蓝色变成深蓝色,色纯度大幅提高,有效地调控了Eu²⁺在氟磷灰石Sr₃LnM(PO₄)₃F中的发光,进而发现了一种通过改变第二层配位原子来调控Eu²⁺发光的策略。     

异价阳离子替代实现的金属卤化物CsCdCl3的明亮宽带绿色发光

全无机金属卤化物灵活多变的结构及优异的发光性能使其在固态光电子领域显示出重要的应用前景。本研究采用异价阳离子取代策略,用三价锑离子部分取代CsCdCl₃中的二价镉离子,促进自陷激子的产生,使CsCdCl₃∶Sb³⁺产生了明亮的宽带绿色发光,中心波长为530 nm。机理研究结果表明,CsCdCl₃∶Sb³⁺中相邻SbCl₆八面体被孤立,形成了低维电子构型,促进了Sb³⁺局域化,实现了量子效率最高为95.5%的高效发光。此外,尽管CsCdCl₃和RbCdCl₃均属于ACdCl₃(A为碱金属家族),但它们的晶体结构明显不同。RbCdCl₃属于正交晶系,空间群为Pnma;CsCdCl₃属于六方晶系,空间群为P6₃/mmc。CsCdCl₃的结构对称性大于RbCdCl₃,其...     

Ce3+激活NaSr4(BO3)3荧光粉的格位占据和发光性质研究

采用高温固相法制备了一系列可被紫外光有效激发的Na_1+xSr_4-2x(BO₃)₃∶xCe³⁺荧光粉,并通过X射线衍射、扫描电镜、荧光光谱等测试方法对样品的物相结构、形貌和发光特性进行了表征及分析。X 射线衍射结果显示,Ce³⁺成功掺入到基质NaSr₄(BO₃)₃中;利用高斯峰拟合、多光谱对比等手段,分析并验证了发光中心Ce³⁺占据了NaSr₄(BO₃)₃中Sr²⁺(1)和Sr²⁺(2)两个格位;研究了不同浓度Ce³⁺的掺杂对发光位置和发光强度的影响,随着Ce³⁺掺杂浓度的提高,发射光谱出现红移,发光强度出现增强→减弱→再增强的趋势;将荧光粉的发射光谱与植物光合色素吸收光谱进行对比,发现它不仅可以吸收300~350 nm的紫外光,发射光谱还很好地覆盖了植物光合色素所需的蓝光区吸收波段,证明其在农业生产的转光剂方面有潜在应用价值。     

基于有机羧酸配体的Co(Ⅲ)/Cu(Ⅱ)配合物的合成、结构及表征

在溶剂热条件下,以含卤素有机羧酸3-溴-吡啶-2,6-二甲酸(H₂L)为配体,以硝酸钴、硝酸铜为金属源,合成了两例配合物:[Co(L′)₃](1)和[Cu(L′)₂]_n(2)(HL′=5-溴-吡啶-2-甲酸),通过元素分析(EA)、X射线单晶衍射(SXRD)、X射线粉末衍射(PXRD)、红外光谱(IR)和热重分析(TGA)进行结构表征。X射线单晶衍射结果表明,配体H₂L在反应过程中发生脱羧现象,生成单羧酸配体5-溴-吡啶-2-甲酸。在配合物1中,每个Co(Ⅲ)都位于略微扭曲的八面体几何构型中,不对称单元中含有两个单核单元,单核单元通过C—H…O氢键形成三维超分子结构。配合物2的不对称单元中含有一个Cu(Ⅱ),两个脱质子的L′^-配体,每个Cu(Ⅱ)都是六配位的,位于扭曲的八面体几何构型中。Cu(Ⅱ)由配体连接生成1D链结构,通过C—H…O氢键形成三维超分子结构。此外,研究了两例配合物的热稳定性能。     

白磷钙石型荧光粉Ca1.8Li0.6La0.6-x(PO4)2∶xEu3+的合成、结构及发光性能

白磷钙石结构化合物合成温度较低,且具有更加丰富可调变的晶体学格位,是一种优良的发光基质材料。本文采用高温固相法在1 250 ℃条件下合成了白磷钙石型发光材料Ca_1.8Li_0.6La_0.6-x(PO₄)₂∶xEu³⁺(x=0、0.01、0.03、0.06、0.09、0.15),并采用X射线粉末衍射仪(XRD)和荧光光谱仪对其结构和发光性能进行系统表征。结果表明,制备荧光粉均为白磷钙石结构,Eu³⁺的掺杂并未在很大程度上改变其结构。该体系荧光粉发射红光,发射光谱出现了Eu³⁺的特征发射,最强发射峰位于617 nm处,来源Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂跃迁。随着Eu³⁺掺杂浓度的增加,样品的荧光寿命逐渐减小,证明了Eu³⁺离子间能量传递的存在。     

萘基二膦酸钴配合物的合成、晶体结构和磁性质

基于萘二膦酸,采用水热法合成两例新型钴配合物[Co₄(1,4-ndpa)₂(4,4′-bpy)₂]·5H₂O (1)和[Co(1,4-ndpaH)]·1.5H₂O (2),其中1,4-ndpa^4-为1,4-萘二膦酸去质子化,4,4′-bpy为4,4′-联吡啶。在配合物1和2中,钴原子呈四配位的畸变四面体构型。配合物1的晶体结构中包含有共用顶点的四面体{CoNO₃}和{PO₃C}的梯形链,这些梯形链分别由1,4-ndpa^4-和4,4′-bpy配体与相邻的梯形链连接,形成开放的三维框架结构,结晶水分子通过氢键作用填充在骨架的空隙中。配合物2的晶体结构中包含有不同于配合物1的链结构,共用顶点四面体{CoO₄}和{PO₃C}组成的无机链仅通过1,4-ndpaH^3-配体交联形成三维开放框架结构。磁性研究表明,配合物1中Co^II存在自旋轨道耦合和/或Co^II之间存在反铁磁相互作用。     

萘羧酸膦酸铜配合物的合成与表征

本文以萘羧酸膦酸配体(5-pncH₃=(5-phosphono-1-naphthalenecarboxylic acid)和高氯酸铜为原料,在水热条件下自组装得到了一维配合物Cu_0.5(5-pncH₂)(H₂O)_1.5(1)。采用单晶衍射(X-Ray)、元素分析(EA)、红外光谱(FT-IR)、粉末衍射(Powder X-Ray)、热重分析(TG-DTG)对配合物进行晶体结构和热稳定性表征。晶体结构分析表明:该配合物结晶于正交晶系,Pbcm空间群,a=0.667 88(2) nm,b=0.884 14(2) nm,c=4.174 03(9) nm。配合物1的晶体结构中相邻的金属Cu^II离子由配位水分子连接成一维锯齿状无机链。这些相邻的无机链通过萘羧酸膦酸配体上未配位的双重羧基氢键连接成层状结构。热稳定性研究表明,配合物呈现出逐级分解过程,在350 ℃以下能够保持配合物骨架结构的稳定性。     

A7MIIRE2(B5O10)3系列紫外非线性光学晶体的研究进展

稀土硼酸盐非线性光学(NLO)材料由于其在激光技术领域的重要应用而备受关注,这主要是因为三价稀土离子如Y³⁺、Sc³⁺、Lu³⁺等可以有效抑制d-d和f-f电子跃迁从而扩宽化合物的透过范围,同时稀土原子与氧原子结合成畸变的多面体可增强材料的非线性光学效应。A₇M^IIRE₂(B₅O₁₀)₃系列(RE为稀土金属,A为碱金属、M为二价金属)化合物是稀土硼酸盐中一类重要的材料,其A、M以及RE位点具备灵活的占据方式,近年来得到了广泛关注。通过化学元素取代法,研究者们对该类化合物的种类进行拓展,目前已经合成出数十种属于该体系的化合物。这些化合物的截止边大多处在紫外甚至是波长小于200 nm的深紫外波段,非线性光学效应为0.4~2.1倍KDP,在紫外以及深紫外波段非线性光学领域中展现出了应用潜力。本文对其研究现状进行了总结,分析了其微观结构与光学性能之间的关系,并指出不同位点组分对材料非线性光学性能的影响,以期对此类化合物今后的发展提供参考。