Na2O2与NO2不反应吗

通过实验验证,指出了一些期刊涉及Na2O2吸收CO2和NO混合气体的规律性等文章的知识性错误,认为习题训练中应回避此类问题,或是以此问题对学生置疑,引导学生实验探究,进行批判性教学。     

Na2O2和SO2反应原理的实验探索

高中化学(必修)第一册分别简单介绍了有关Na2O2和SO2的一些知识，但没有涉及Na2O2与SO2之间如何反应的问题。为此，已有一些同志作了实验研究，文章认为Na2O2和SO2反应生成Na2O2，但在实验设计过程中没有验证是否产生O2，没有检验生成物中是否存在SO3^2-。     

双自由基CH2与O3反应机理的理论研究

用于制冷剂和发泡剂的氯氟烃(CFCs)是破坏臭氧层的主要物质.对氯氟烃类化合物及其降解产物(包括光解、光氧化和化学反应产物等)在大气中行为问题的研究是大气化学研究的重要内容.     

O+HCNO反应势能面的理论研究

采用CCSD(T)/6-311G(d,p)//B3LYP/6-311G(d,p)+ZPVE方法对反应O＋HCNO进行了研究. 通过反应势能面揭示了该反应的机理, 通过H或O迁移等多步反应路径得到3种产物, 其中, P1(HCO+NO)为主要产物, P2(HNO+CO)和P3(NCO+OH)为次要产物. 为进一步实验研究提供了参考.     

单重态CCl2与O3反应机理的理论研究

用量子化学从头算方法,研究了单重态CCl_2与O_3反应的机理.在HF/6-31G(d)水平上用梯度解析技术全参数优化上述反应的反应物、中间体、过渡态和产物构型,MP2/6-31G(d)//HF/6-31G(d)方法计算能量.给出了有关化合物的结构数据.结果表明:CCl_2与O_3首先生成富能中间体CCl_2O_3,然后中间体裂解生成CCl_2O和O_2.该反应为强放热反应,放出的热量为516.88kJ·mol~(-1)[MP2/6-31G(d)//HF/6-31G(d)].通过内禀反应坐标(IRC)计算,获得了沿反应途径的势能剖面.     

Sn0.5Ti0.5O2催化剂上SO2、NO和CO反应的机理

Sn0.5Ti0.5O2催化剂对NO＋CO反应活性不高， 350 ℃时NO的转化率只有50％,但反应气中含有SO2时， NO的转化率接近100％,说明SO2对Sn0.5Ti0.5O2催化剂上的NO＋CO反应具有促进作用. XPS表征发现,SO2＋CO、SO2＋NO＋CO反应后催化剂表面有微量硫存在，而反应前没有检测到硫的存在.结合反应性能测定、瞬变应答实验、XRD、TPD研究等，发现催化剂上的表面硫参与了NO的催化还原反应，是NO＋CO反应更重要的活性中心.据此，提出了SO2＋NO＋CO反应的氧化还原反应机理.     

二维Ti2C与Ti3C2表面OH、O、F、Au的吸附活性

较高的比表面积与稳定性使得二维Ti₂C与Ti₃C₂结构在贵金属催化剂载体、锂离子电池、储氢材料等领域具有重要的应用前景. 研究Ti₂C、Ti₃C₂的表面吸附活性有助于认识其表面特征. 第一性原理计算研究显示:Ti₂C与Ti₃C₂对O、OH、F具有较强的吸附活性. 通过比较Ti₂C、Ti₃C₂、Ti(001)、TiC(001)的表面电子结构, 我们发现Ti₂C与Ti₃C₂较强的表面吸附活性来自于表面Ti 原子未极化的3d轨道. 这使得Ti₂C、Ti₃C₂表面通常覆盖有O、F、OH. 吸附了O、OH基团的Ti₂C与Ti₃C₂结构(Ti₂CO_2-2x(OH)_2x、Ti₃C₂O_2-2x(OH)_2x)对Au原子的吸附能随OH比例的增大而增大.     

CBr+O2反应在二重态势能面上的机理研究

用UB3LYP/6-311++G(d,p)和QCISD(单点能)的方法考察了CBr+O2反应在二重态势能面上的反应机理。研究发现该反应在高温过程中重要,且有两个产物通道,它们分别是BrCO+O和Br+CO2,其中前者为优势通道。为了弄清溴原子取代对次甲基与氧气反应的机理的影响,我们对CBr+O2反应与CH+O2反应的相似性和差异也作了讨论。结果表明:两反应的第一步都是CX(X=H,Br)自由基与氧气反应生成链状过氧化物XCOO,且溴原子取代对反应的活性、产物通道的数量和产物的形成过程等都有影响。     

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.     

碳布负载的缺氧型Na2Ti3O7纳米带阵列作为高性能柔性钠离子电池负极材料

作为锂离子电池的理想替代品,钠离子电池因具有能源储备丰富、成本低廉等优点而受到人们的广泛关注。柔性便携式电子产品的发展亟需柔性储能器件的研制。因此,发展一种廉价、高性能的柔性钠离子电池负极材料成了科研工作者的共同目标。在此项工作中,我们通过简单的水热合成和热还原法发展了一种以柔性碳布为基底,与缺氧型的Na₂Ti₃O₇纳米带(NTO)构成三维阵列结构的新型柔性钠离子电池负极材料。复合材料(R-NTO/CC)的导电性和活性位点得到提高,电化学性能也大幅提升,在200 mA·cm^-2的电流密度下,实现100 mAh·cm^-2的面积比容量,且经过200次循环后仍保留最初电容值的80%。此外,这种电极还具有优良的倍率性能,当电流密度提高到400 mA·cm^-2时,仍保持69.7 mAh·cm^-2的面积比容量,是未引入氧空位材料的三倍之多。这种三维缺氧的电极材料可有效提高载流子浓度,缩短离子传输通道,从而大幅提升电极的电化学性能。此工作为设计合成高储钠性能的新型的负极材料提供了一种实用有效的策略。     

Surface Engineering Strategy Using Urea To Improve the Rate Performance of Na2Ti3O7 in Na-Ion Batteries

Na₂Ti₃O₇ (NTO) is considered a promising anode material for Na-ion batteries due to its layered structure with an open framework and low and safe average operating voltage of 0.3 V vs. Na⁺/Na. However, its poor electronic conductivity needs to be addressed to make this material attractive for practical applications among other anode choices. Here, we report a safe, controllable and affordable method using urea that significantly improves the rate performance of NTO by producing surface defects such as oxygen vacancies and hydroxyl groups, and the secondary phase Na₂Ti₆O₁₃. The enhanced electrochemical performance agrees with the higher Na⁺ ion diffusion coefficient, higher charge carrier density and reduced bandgap observed in these samples, without the need of nanosizing and/or complex synthetic strategies. A comprehensive study using a combination of diffraction, microscopic, spectroscopic and electrochemical techniques supported by computational studies based on DFT calculations, was carried out to understand the effects of this treatment on the surface, chemistry and electronic and charge storage properties of NTO. This study underscores the benefits of using urea as a strategy for enhancing the charge storage properties of NTO and thus, unfolding the potential of this material in practical energy storage applications.     

A Facile Route to Synthesize Sheet-like Na2Ti3O7 with Improved Sodium Storage Properties

A high purity sheet-like Na₂Ti₃O₇ material was synthesized by a new facile solid-state method with hollow sphere TiO₂ as titanium source. X^-Ray diffraction(XRD) measurement proves that no impurity phase existed when the sample was heated at 900 ℃. Charge/discharge measurement was performed in a potential range of 0.01-2.5 V at different current-rates(C-rates). The initial charge/discharge capacities are 191/424 mA·h/g at 0.1 C and still remain as high as 101 mA·h/g after 50 cycles. CV test proves that the large irreversible capacity in the initial cycle results from the formation of the solid electrolyte interface(SEI). However, the electrode presents an increased initial coulombic efficiency in a 1 mol/L NaPF₆ electrolyte compared to that in a 1 mol/L NaClO₄ electrolyte.     

Theoretical Study on the Mechanism of CF2 Reaction with CH2O

The insertion reaction mechanism of CF2 with CH2O was investigated at the B3LYP/6-311G（d）//MP2/6-311G（d） level. The geometric conformations at each stationary point in reaction potential surface were fully optimized and the transition states were verified by intrinsic reaction coordinate （IRC） and frequency analysis. The energies of all reactants were calculated with CCSD（T）/6-311G（d）//G2MP2 methods. Results indicated that the P1 reaction route with difuoroaldehyde as product is the dominant reaction pathway, which exhibits nucleophilic character. According to NBO analysis, the starting point of insertion reaction is the interaction between carbene LP（C3） and formaldehyde π（Cl-O2）. Besides, the thermodynamic and dynamic properties of dominated reaction （1） at different temperature were studied with statistic thermodynamic method and Eyring transition state theory adjusted by Wigner means, from which the proper temperature （500- 1200 K） of reaction （1） could be estimated. Finally, the thermo- dynamic and dynamic properties of insertion reaction mechanisms （CF2, CX2 （X = Cl, Br） with CH2O） were compared and discussed.     

Criegee自由基CH2O2与H2O反应机理及动力学的理论研究

在6-311＋G(2d,2p)水平下, 采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法, 研究了Criegee 自由基CH₂O₂与H₂O的反应. 结果表明反应存在三个通道: CH₂O₂＋H₂O®HOCH₂OOH (R1); CH₂O₂＋H₂O®HCO＋OH＋H₂O (R2); CH₂O₂＋H₂O®HCHO＋H₂O₂ (R3), 各通道的势垒高度分别为43.35, 85.30和125.85 kJ/mol. 298 K下主反应通道(R1)的经典过渡态理论(TST)与变分过渡态理论(CVT)的速率常数k^TST与k^CVT均为2.47×10^－17 cm³•molecule^－1•s^－1, 而经小曲率隧道效应模型(SCT)校正后的速率常数k^CVT/SCT为 5.22×10^－17 cm³•molecule^－1•s^－1. 另外, 还给出了200～2000 K 温度范围内拟合得到的速率常数随温度变化的三参数Arrhenius方程.     

Über die quasi-binären Systeme NaNO2/Na2O und NaCN/Na2O. Phasendiagramme und Natrium-Ionenleitung in Na3O(NO2) und Na3O(CN)

On the Quasi-Binary Systems NaNO₂/Na₂O and NaCN/Na₂O. Phase Diagrams and Sodium Ion Conductivity of Na₃O(NO₂) and Na₃O(CN) Measurements of the electrical conductivities of Na₃O(NO₂) and Na₃O(CN) show sharp increases in conductivity at temperatures between 200° and 250°C, According to the phase diagrams of the quasi-binary systems NaNO₂/Na₂O and NaCN/Na₂O this is not an effect established by fusion. It seems to be a consequence of a “melting” of the sodium sublattice or the rotational disorder of complex anions.     

Na2Ti3O7纳米片原位制备与钠离子电池负极材料应用

报道了Na₂Ti₃O₇纳米片的原位生长和钠离子电池负极材料的应用。通过简单的腐蚀市售的钛片制备出相互连接的微纳结构的Na₂Ti₃O₇纳米片。此外,腐蚀后的钛片在不用添加导电剂或粘结剂的情况下,可以直接作为电极材料使用。这种电极材料表现出优越的电化学性能,在50 mA·g^–1的电流密度下具有175 mAh·g^–1的可逆容量,在2000 mA·g^–1的电流密度下循环3000周后,其容量仍保持120 mAh·g^–1,容量保持率为96.5%。Na₂Ti₃O₇纳米片电极的优越电化学性能归因于二维结构具有较短的离子/电子扩散路径以及无粘结剂结构能有效的增加电极的电子传导能力。结果表明,这种微纳结构能够有效地克服Na₂Ti₃O₇作为电极材料离子/电子导电性差的缺点。因此,这种无粘结剂结构的Na₂Ti₃O₇纳米片负极材料是一种很有潜力的钠离子负极材料。     

气相中H2O2与N2O反应机理的探讨

采用RHF/AM1方法研究了H2O2与N2O的反应机理.计算结果表明,该反应是多步反应,先后通过2个过渡态（TS1,TS3）,1个内旋转位垒（TS2）,2个中间体（IM1,IM2）.其中从反应物Re到TS1为整个反应的决速步骤,速控步骤的活化能为323.04 kJ•mol－1.整个反应为一放热反应,放出的热量为147.67kJ•mol－1.     

CF3O2自由基和NO反应机理的理论研究

用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法, 分别在6-31G、6-311G、6-311+G(d)基组水平上研究了CF3O2自由基和NO反应机理. 研究结果表明, CF3O2自由基和NO反应存在三条可行的反应通道, 优化得到了相应的中间体和过渡态. 从活化能看, 通道CH3O2+NO→IM1→TS1→IM2→TS2→CF3O+ONO的活化能最低, 仅为70.86 kJ•mol-1, 是主要反应通道, 主要产物是CF3O和NO2. 而通道CH3O2+NO→IM1→TS3→CF3ONO2和CH3O2+NO→TS4→IM3→TS5→IM4→TS6→CF3O+NOO的活化能较高, 故该反应难以进行.