锰团簇Mn5和Mn6结构与磁性的分析

用密度泛函方法对过渡金属Mn₅, Mn₆的各种可能构型, 在PW91/ZoraTZ2P水平上进行了理论研究. 计算结果表明: 构型是自旋变化、磁性的敏感因素, Mn₅最稳定构型为弱铁磁性的三角双锥体(磁矩为3, D_3h). Mn₆的最稳定构型为铁磁性的畸变八面体(磁矩为16, C_4v). 各种异构体虽然多重度不同, 但每个原子的自旋极化度均在3以上. 构型稳定与否取决于原子间的交换耦合作用, 而原子间的这种作用又与自旋极化度的方向、大小息息相关.     

混合价四核锰配合物[Mn4O2(ClCH2COO)7(bipy)2]•H2O的合成、晶体结构及性质研究

在乙腈溶液中, 由混合价三核锰配合物[Mn₃O(ClCH₂COO)₆(py)₂]•(H₂O) (py为吡啶)与2,2′-联吡啶(bipy)反应合成了混合价(Mn₃^IIIMn^II)四核锰配合物[Mn₄O₂(ClCH₂COO)₇(bipy)₂]•H₂O. 采用元素分析、红外光谱、热分析和X射线单晶衍射法确定了其组成和结构. 标题化合物晶体属于三斜晶系, 空间群P-1, 晶胞参数: a＝0.89854(13) nm, b＝1.4027(2) nm, c＝1.9037(3) nm, α＝93.518(3)°, β＝96.736(3)°, γ＝94.875(3)°, V＝2.3680(6) nm³, Z＝2, D_c＝1.734 g/cm³, F(000)＝1238, GOF＝1.036, R₁＝0.0592, wR₂＝0.1162 [I＞2σ(I)]. 在标题化合物中, 配位结构单元中心为一蝶型[Mn₄(μ₃-O)₂]^7＋多核簇, 含有2个Mn₃(μ₃-O)单元, 具有近似C₂对称轴. 4个Mn离子均为六配位, 外围配体为7个氯乙酸根和2个2,2′-联吡啶, 处于变形的八面体环境. 变温磁化率研究表明标题化合物在整体上表现为反铁磁性耦合作用, 但在低温下的磁相互作用较为复杂.     

混合价四核锰配合物[Mn4O2(ClCH2COO)7(bipy)2]•H2O的合成、晶体结构及性质研究

在乙腈溶液中, 由混合价三核锰配合物[Mn₃O(ClCH₂COO)₆(py)₂]•(H₂O) (py为吡啶)与2,2′-联吡啶(bipy)反应合成了混合价(Mn₃^IIIMn^II)四核锰配合物[Mn₄O₂(ClCH₂COO)₇(bipy)₂]•H₂O. 采用元素分析、红外光谱、热分析和X射线单晶衍射法确定了其组成和结构. 标题化合物晶体属于三斜晶系, 空间群P-1, 晶胞参数: a＝0.89854(13) nm, b＝1.4027(2) nm, c＝1.9037(3) nm, α＝93.518(3)°, β＝96.736(3)°, γ＝94.875(3)°, V＝2.3680(6) nm³, Z＝2, D_c＝1.734 g/cm³, F(000)＝1238, GOF＝1.036, R₁＝0.0592, wR₂＝0.1162 [I＞2σ(I)]. 在标题化合物中, 配位结构单元中心为一蝶型[Mn₄(μ₃-O)₂]^7＋多核簇, 含有2个Mn₃(μ₃-O)单元, 具有近似C₂对称轴. 4个Mn离子均为六配位, 外围配体为7个氯乙酸根和2个2,2′-联吡啶, 处于变形的八面体环境. 变温磁化率研究表明标题化合物在整体上表现为反铁磁性耦合作用, 但在低温下的磁相互作用较为复杂.     

Li3PO4表面修饰提高球形LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的性能

通过共沉淀法制备了球形LiNi_0.5Mn_1.5O₄@Li₃PO₄复合材料,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)及充放电测试研究了其结构与电化学性能.XRD和SEM表明,Li₃PO₄包覆影响了球形LiNi_0.5Mn_1.5O₄的晶格常数.CV和EIS表明,质量百分数5% Li₃PO₄包覆的LiNi_0.5Mn_1.5O₄具有比纯LiNi_0.5Mn_1.5O₄更高的锂离子嵌脱可逆性,更大的锂离子扩散系数和更小的电荷转移电阻,说明在锂离子扩散过程中,质量百分数5%Li₃PO₄包覆的LiNi_0.5Mn_1.5O₄具有更高的电子电导率.充放电测试表明,原位Li₃PO₄改性提高了材料的电子电导率、电化学活性,进而提高了高倍率放电容量.质量百分数5% Li₃PO₄包覆的LiNi_0.5Mn_1.5O₄提高的电化学性能归因于Li₃PO₄的包覆、纳米颗粒组成球形的粒径引起的高的电子电导率和小的电化学极化.     

过渡金属混合簇Nb2Rh2的密度泛函研究

采用密度泛函方法(DFT)研究了过渡金属混合簇Nb_mRh_n (m, n≤2) 的结构、稳定性规律及它们的成键情况. 结果表明, Nb—Nb键较强, Rh—Rh键较弱, 而Nb—Rh键的强度则介于两者之间. 在Nb₂Rh₂直线和折线构型中, 金属键有强弱交替的现象. Nb₂Rh₂的各种构型在自旋多重度较小时稳定.     

Mn2O3纳米结构的简易合成与电化学性质

用简易的室温或水热方法制备出不同形貌的MnCO₃微结构。经600 ℃热处理后,室温制备MnCO₃转变成Mn₂O₃胶体片,而水热制备MnCO₃样品则形成多孔Mn₂O₃纳米结构。然而,室温制备MnCO₃经120 ℃热处理后形成Mn₂O₃晶相。制备样品经过XRD和SEM表征表明,热处理MnCO₃前驱物形成Mn₂O₃过程导致产物形貌与结构变化。其形成机理又通过TEM和FTIR进一步研究。Mn₂O₃纳米结构的电容性质通过循环伏安法表征,结果表明Mn₂O₃形貌与结构对其电容有重要影响。     

过渡金属混合簇Nb2Rh2的密度泛函研究

采用密度泛函方法(DFT)研究了过渡金属混合簇Nb_mRh_n (m, n≤2) 的结构、稳定性规律及它们的成键情况. 结果表明, Nb—Nb键较强, Rh—Rh键较弱, 而Nb—Rh键的强度则介于两者之间. 在Nb₂Rh₂直线和折线构型中, 金属键有强弱交替的现象. Nb₂Rh₂的各种构型在自旋多重度较小时稳定.     

过渡元素掺杂Fe3O4（001）表面磁电性能的理论研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算Fe₃O₄,Fe₃O₄（001）表面以及过渡元素掺杂表面的电子结构和磁性。结果表明Fe₃O₄的半金属性主要来源于B位Fe离子,并且Fe的3d轨道发生强烈自旋极化;比较（001）表面不同终端A和B终端的表面能和电子结构,得出两种终端稳定性存在差异且A终端较稳定同时表现半金属性;由过渡元素V、Cr、Mn、Co、Cu和Zn取代Fe₃O₄（001）表面A终端A位Fe进行掺杂,形成的6种新表面结构都保持了半金属性。对比它们的表面能和磁矩,Mn掺杂的表面结构最稳定并且磁矩明显增大。     

Li3PO4表面修饰提高球形LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的性能

通过共沉淀法制备了球形LiNi_0.5Mn_1.5O₄@Li₃PO₄复合材料,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)及充放电测试研究了其结构与电化学性能。XRD和SEM表明,Li₃PO₄包覆影响了球形LiNi_0.5Mn_1.5O₄的晶格常数。CV和EIS表明,质量百分数5% Li₃PO₄包覆的LiNi_0.5Mn_1.5O₄具有比纯LiNi_0.5Mn_1.5O₄更高的锂离子嵌脱可逆性,更大的锂离子扩散系数和更小的电荷转移电阻,说明在锂离子扩散过程中,质量百分数5%Li₃PO₄包覆的LiNi_0.5Mn_1.5O₄具有更高的电子电导率。充放电测试表明,原位Li₃PO₄改性提高了材料的电子电导率、电化学活性,进而提高了高倍率放电容量。质量百分数5% Li₃PO₄包覆的LiNi_0.5Mn_1.5O₄提高的电化学性能归因于Li₃PO₄的包覆、纳米颗粒组成球形的粒径引起的高的电子电导率和小的电化学极化。     

四吡唑取代的[Mn8Ce]簇合物的合成、晶体结构与磁构关系研究

向Mn（O₂CCH₃）₂·4H₂O、吡唑和醋酸的乙腈/甲醇溶液中加入（NH₄）₂Ce（NO₃）₆首次得到1个四吡唑取代的[Mn₈Ce]混金属簇合物[Mn₈O₈Ce（O₂CCH₃）₁₂（pyr）₄]·2CH₃OH（2·2CH₃OH,pyr为吡唑配体）,并对其进行单晶结构分析、红外、元素分析和磁性研究。单晶结构研究表明,该化合物属于单斜晶系,P2₁/c空间群,8个Mn原子形成1个不在同一平面的八元环,然后通过8个μ₃-O^2-与位于环中心的1个Ce^Ⅳ连接起来。磁性研究表明,化合物中Mn³⁺离子之间是弱的铁磁性作用,基态自旋值S=6,交流磁化率虚部仅显示较微弱的频率依赖现象。通过研究系列[Mn₈Ce]簇合物的磁构关系发现,配合物中随着含孤立μ₃-O^2-的∠MnOMn键角的增大和随着含桥连羧基O的∠MnOMn键角的减小,Mn³⁺间的铁磁性耦合增强,并进而导致化合物基态自旋值S的增大。     

2D层状焦磷酸锰(Ⅱ)[NH4]2[Mn3(P2O7)2(H2O)2]的结构和磁性研究

A two-dimensional layered manganese(Ⅱ) pyrophosphate, [NH₄]₂[Mn₃(P₂O₇)₂(H₂O)₂] (1), has been synthesized hydrothermally. Its structure is determined by single-crystal X-ray diffraction analysis. Its structure is built up by MnO₆ octahedra and P₂O₇ units, with ammonium NH₄⁺ cations residing in the interlayer regions. The manganese pyrophosphate layer consists of infinite chains of cis and trans edge sharing MnO₆ octahedra linked by P₂O₇ units. Magnetic susceptibility measurements show that this compound exhibits ferrimagnetic-like ordering below 3.2 K. Further study shows that there are two possible superexchange pathways via the oxygen anions in Mn²⁺ ions. Owing to the different bridging modes of O^2-, the competition between ferromagnetic interactions and antiferromagnetic interactions in Mn²⁺ ions results in the ferrimagnetic behavior of 1.     

三维异核Mn-Na配合物[MnNa(N3)4(C5H5N)4]的合成与表征

Azide-containing coordination polymers have received considerable attention for the construction of new molecule-based magnets. A three dimensional heteronuclear Mn-Na compound [MnNa(N₃)₄(C₅H₅N)₄] was obtained by reaction of [Mn₃O(O₂CCH₃)₆(py)₃]ClO₄ and NaN₃ in pyridine solvents. The title compound crystallizes in monoclinic space group C2/c, a=1.536 6(2), b=1.045 3(2), c=1.576 3(2) nm, β=90.309(3)°, V=2.531 8(6) nm³, Z=4. In the structure, each Mn³⁺ and Na⁺ ion coordinated with four N atoms from four N₃^- and two N atoms from two pyridine molecules. Each pair of Mn³⁺ and Na⁺ ion are linked by N₃^- bridges into a 3D polymer with PtS topology. CCDC: 706250.     

新型配合物Mn2Hg4(SCN)12的合成与晶体结构分析

A new inorganic coordination compound Mn₂Hg₄(SCN)₁₂ was synthesized. The grown crystals were characterized by elemental analysis, infrared spectroscopic analysis and powder crystal X-ray diffraction in detail. The crystal structure of Mn₂Hg₄(SCN)₁₂ was determined by single-crystal X-ray diffraction. It belongs to monoclinic system, P2₁/c space group. The cell dimensions are: a=1.171 6 nm, b=1.431 05 nm, c=2.105 1 nm, β=100.738°, and Z=4. In the structure of it, half of Mn²⁺ cations have five-coordinate number, and other half of Mn²⁺ cations have six-coordinate number; 3/4 of Hg²⁺ cations are coordinated by four SCN^-, 1/4 of Hg²⁺ cations are coordinated by three SCN^- and one NCS^-, all the coordination geometry of Hg²⁺ show slightly distorted tetrahedrons. CCDC: 244939.     

硫与Mn2O3空心球的复合结构及其在锂硫电池中的应用

在水热条件下,以碳球为模板合成了Mn₂O₃空心球,并用作锂硫电池的载硫基底材料。测试结果表明载硫量为51%的Mn₂O₃-S复合材料显示了较高的比容量,良好的循环稳定性和倍率性能。循环100圈后,最终可逆容量仍保持657 mA·g^-1,证明该Mn₂O₃空心球是一种有潜力的载硫基底材料。     

硫与Mn2O3空心球的复合结构及其在锂硫电池中的应用

在水热条件下,以碳球为模板合成了Mn₂O₃空心球,并用作锂硫电池的载硫基底材料。测试结果表明载硫量为51%的Mn₂O₃-S复合材料显示了较高的比容量,良好的循环稳定性和倍率性能。循环100圈后,最终可逆容量仍保持657 mA·g^-1,证明该Mn₂O₃空心球是一种有潜力的载硫基底材料。     

一个二维锰配位聚合物[Mn2(L)2(1,3-BDC)2]·0.25H2O的合成、结构和表征

The title complex, [Mn₂(L)₂(1,3-BDC)₂]·0.25H₂O 1 (L=2-(2-chloro-6-fluorophenyl)-1H-imidazo[4,5-f][1,10]phenanthroline and 1,3-H₂BDC=1,3-benzenedicarboxylic acid) has been obtained by using hydrothermal synthesis and characterized by elemental analysis, IR and single-crystal X-ray diffraction. It crystallizes in monoclinic, space group P2₁/n with a=1.751 68(6) nm, b=1.160 14(4) nm, c=2.585 30(8) nm, β=104.331(4)°, V=5.090 3(3) nm³, Z=4, C₅₄H_28.50Cl₂F₂Mn₂N₈O_8.25, M_r=1 140.13, D_c=1.488 g·cm^-3, F(000)=2 306, μ(Mo Kα)=0.673 mm^-1, R=0.060 5 and wR=0.161 6. The compound 1 exhibits two-dimensional wavy layer structures, which are further stacked through π-π interactions to form three-dimensional supramolecular architectures. CCDC: 760201.     

基于密度泛函理论分析团簇ConMoS(n=1~5)电子性质、光学性质及磁性

为了从理论层面深入探究团簇Co_nMoS （n=1~5）的电子性质、光学性质及磁性,弄清其内在关联,依据拓扑学原理和密度泛函理论,在B3LYP/def2-TZVP量子化学水平和多个自旋多重度下对该团簇进行结构优化并分析。结果表明：团簇Co_nMoS共有21种稳定构型;通过对NPA （自然布居分析,natural population analysis）电荷、静电势、亲电指数、电离势、光学电负性和折射率等分析得出,金属原子有高概率失去电子,非金属原子相对更容易得到电子,团簇Co₅MoS中的构型5a在最稳定构型中有高的得失电子能力、反应活性和折射率,Co和Mo原子易发生亲核反应,S原子易发生亲电反应;对该团簇自旋布居数、原子磁矩、轨道磁矩和态密度分析发现,该团簇磁性主要由Co原子的d轨道提供,且团簇Co₃MoS表现出了比其它尺寸团簇更为稳定和优异的磁性。最终得出团簇Co₃MoS在磁性方面有较好的表现且构型5a在活性和光学领域有一定的潜力。     

Li2CO3、NiO和电解MnO2合成高容量LiNi0.5Mn1.5O4及其表征

Well-developed crystalline LiNi_0.5Mn_1.5O₄ was prepared by solid-state reaction using Li₂CO₃, NiO and electrolytic MnO₂ at high heating and cooling rate. X-ray diffraction (XRD) patterns and scanning electron microscopic (SEM) images showed that LiNi_0.5Mn_1.5O₄ synthesized at 900 ℃ and 950 ℃ had cubic spinel structure with clearly defined shape. LiNi_0.5Mn_1.5O₄ spinel phase decomposed at 1 000 ℃ accompanying with structural and morphological degradation. TG measurement revealed that the weight loss during heating process could be mostly gained in cooling process, and the upward tendency of weight loss during heating process decreased, while that of irreversible weight loss rapidly increased with the increase of temperature. LiNi_0.5Mn_1.5O₄ powders prepared at 900 ℃ for 12 h delivered the maximum discharge capacity of 134 mAh·g^-1 with good cyclic performance at 2/7 C. In addition, by adjusting the calcination time at 900 ℃, the capacity and cycling performance of LiNi_0.5Mn_1.5O₄ were further enhanced.     

基于密度泛函理论分析团簇ConMoS(n=1~5)电子性质、光学性质及磁性

为了从理论层面深入探究团簇 Co_nMoS(n=1~5)的电子性质、光学性质及磁性,弄清其内在关联,依据拓扑学原理和密度泛函理论,在B3LYP/def2-TZVP量子化学水平和多个自旋多重度下对该团簇进行结构优化并分析。结果表明：团簇ConMoS共有21种稳定构型;通过对NPA(自然布居分析,natural population analysis)电荷、静电势、亲电指数、电离势、光学电负性和折射率等分析得出,金属原子有高概率失去电子,非金属原子相对更容易得到电子,团簇Co₅MoS中的构型5a在最稳定构型中有高的得失电子能力、反应活性和折射率,Co和Mo原子易发生亲核反应,S原子易发生亲电反应;对该团簇自旋布居数、原子磁矩、轨道磁矩和态密度分析发现,该团簇磁性主要由Co原子的d轨道提供,且团簇Co₃MoS表现出了比其它尺寸团簇更为稳定和优异的磁性。最终得出团簇Co₃MoS在磁性方面有较好的表现且构型5a在活性和光学领域有一定的潜力。     

2-巯甲基噻吩与[Mn2(CO)10]原子簇化合物反应生成[MnS(CO)3]4及结构表征(英)

The compound [Mn₂(CO)₁₀] reacts with 2-(Methylthio)thiophene (C₅H₆S₂) while refluxing in xylene to afford a methylthio-tetramanganese product [MnS(CO)₃]₄, in which C₅H₆S₂ is cleaved with loss of thiophene. The crystal structure of [MnS(CO)₃]₄ has been studied by direct method. Based on the 21 685 unique reflections collected using MoKα of X-ray radiation and a CCD-based detector, it is refined to an agreement index (R₁) of 0.079 0. The cell is triclinic with dimensions: a=1.719 49 nm, b=1.959 2 nm, c=2.632 6 nm and α=79.733°, β=71.407°, γ=89.387°. There are 12 unit cells of [MnS(CO)₃]₄ in the cell, with space group P1.