Ag3PO4微晶表面热力学函数的温度及形貌效应

在室温下采用离子交换法制备了四足状、 立方体状和十二面体状Ag₃PO₄微晶及Ag₃PO₄块体, 并进行了表征. 以Ag₃PO₄微/纳米和块体材料热力学性质的区别为基础, 结合化学热力学理论和热动力学基本原理, 导出摩尔表面热力学关系式. 在此基础上, 采用原位微量热技术获取Ag₃PO₄的化学反应动力学信息和表面热力学函数, 讨论了形貌和温度对表面热力学性质变化的影响. 结果表明, 四足状Ag₃PO₄的摩尔表面焓(\begin{array}{c}{H}_m^s\end{array})、 摩尔表面Gibbs自由能(\begin{array}{c}{G}_m^s\end{array})和摩尔表面熵(\begin{array}{c}{S}_m^s\end{array})最大, 立方体状次之, 十二面体状最小; \begin{array}{c}{H}_m^s\end{array}和\begin{array}{c}{S}_m^s\end{array}随温度的升高而增大, \begin{array}{c}{G}_m^s\end{array}则随温度的升高而减小.     

SO42-掺杂对Nasicon型Li3Fe2(PO4)3正极材料电化学性能的影响

采用溶胶-凝胶法用S\begin{array}{c}{O}_4^{2-}\end{array}部分代替Li₃Fe₂(PO₄)₃中的P\begin{array}{c}{O}_4^{3-}\end{array}阴离子制得Li_3-xFe₂(PO₄)_3-x(SO₄)_x(x=00.90)正极材料, 通过X射线衍射、 充放电技术、 循环伏安特性测试及电化学阻抗谱表征了掺杂材料的相组成及电化学性能. 结果表明, S\begin{array}{c}{O}_4^{2-}\end{array}主要以固溶形式存在于Li₃Fe₂(PO₄)₃中, 产物中还伴有少量Fe₂O₃第二相析出. S\begin{array}{c}{O}_4^{2-}\end{array}掺杂使Li₃Fe₂(PO₄)₃的放电容量呈抛物线形规律变化, 并在掺杂浓度x=0.60时达到最佳值, 该样品在0.5C倍率下的首次放电容量为111.59 mA·h/g, 比未掺杂的样品提高了18.4%; 60次循环充放电后的容量保持率为96%; 将该样品的放电倍率由0.5C逐渐提高至5C, 再降至0.5C, 并在每个倍率下循环10次, 材料的最终放电容量仍能达到首次放电容量的97%. 导致这些变化的原因是S\begin{array}{c}{O}_4^{2-}\end{array}掺杂使材料的氧化还原性能增强, 电池内阻减小, 极化程度降低及Li⁺扩散系数增大.     

四硅氧烷Gemini咪唑表面活性剂的合成及表面性能

以三甲基氯硅烷、 γ-氯丙基三氯硅烷、 1,4-二氯丁烷和咪唑等为原料合成了一种新型的四硅氧烷Gemini咪唑表面活性剂([Si₄-4-Si₄im]Cl₂), 通过质谱(MS)和核磁共振氢谱(¹H NMR)证明所得产物为目标产物. 通过Wilhelmy板法测得其在25 ℃下的临界胶束浓度(cmc)为0.54 mmol/L, 水溶液的表面张力(γ_cmc)降至18.6 mN/m. 通过电导率法研究了其胶束形成热力学参数(Δ\begin{array}{c}{G}_m^{0—}\end{array},Δ\begin{array}{c}{H}_m^{0—}\end{array}和Δ\begin{array}{c}{S}_m^{0—}\end{array}), 表明在15~35 ℃下其胶束化过程是自发进行的, 且为熵驱动过程.     

腐植酸作用下γ-六氯环己烷在冰相中的光转化

研究了腐植酸(HA)存在下冰相体系中γ-六氯环己烷(γ-HCH)的光转化规律. 结果表明, HA浓度对γ-HCH的光转化率呈现低浓度促进而高浓度抑制的现象; 盐离子浓度、 N\begin{array}{c}{O}_2^{-}\end{array}及N\begin{array}{c}{O}_3^{-}\end{array}对γ-HCH的光转化率均有促进作用; 低浓度Fe³⁺对γ-HCH的光转化率有促进作用, 当Fe³⁺的浓度增大到50 μmol/L时, 呈现抑制效应; γ-HCH在不同pH值条件下光转化速率的大小顺序为碱性>中性>酸性. 冰相中HA通过产生单线态氧(¹O₂)、 羟基自由基(·OH)及三重激发态(HA^*)加速γ-HCH的光转化. HA存在下γ-HCH的光转化产物主要是五氯环己烯、 邻二氯苯和对二氯苯、 一氯苯, 光转化过程中¹O₂通过消耗中间产物间接加速了γ-HCH的光转化过程.     

3-丁基-5,5-二甲基海因咪唑季铵盐对HCl溶液中Q235钢的缓蚀性能

利用失重法、 电化学阻抗谱法、 环境扫描电镜观测和接触角测试等研究了3-丁基-5,5-二甲基海因咪唑季铵盐(BDMHI)对HCl溶液中Q235钢的缓蚀性能和其在Q235钢表面的吸附行为. 结果显示, 缓蚀效率随BDMHI浓度的增加而增加, 随温度的升高而降低, 最高缓蚀效率为91.62%; 在25~35 ℃温度范围内, BDMHI质量浓度为1.0 g/L时, 缓蚀效率达80%以上. 测定了BDMHI在Q235钢表面吸附的吸附吉布斯自由能(\begin{array}{c}\Delta G_{\mathit{ads}}^0\end{array})和吸附热(\begin{array}{c}\Delta H_{\mathit{ads}}^0\end{array}). 结果表明, BDMHI在Q235钢表面的吸附为放热反应, 符合Langmuir等温式, 是包含物理吸附和化学吸附的混合吸附. 运用量子化学方法探究了BDMHI的缓蚀机理.     

开放骨架磷酸铁的合成与性质

通过使用二丙烯基三胺为结构导向剂, 在水热体系中合成出一例具有新型三维开放骨架结构的磷酸铁化合物JU94(\begin{array}{c}\left|2H_{3}O\right|\end{array}[Fe₂P₂O₈(OH)₂]). 单晶X射线衍射分析结果显示, 该化合物结晶在单斜晶系P2₁/c空间群, 晶胞参数a=0.97566(5) nm, b=0.98560(5) nm, c=1.24514(5) nm, β=129.651(3)°, V=0.92189(8) nm³. 该化合物的骨架结构是由FeO₆八面体和PO₄四面体连接构成, 以四核铁簇作为结构构筑单元. JU94沿[101], [\begin{array}{c}\bar{1}\end{array}01], [010]和[111]方向含有扭曲八元环孔道, 水分子分布于孔道中. 穆斯堡尔谱研究结果表明, 该结构具有2个晶体学独立的正三价铁离子. 磁性研究结果表明, 该物质具有反铁磁性.     

交联聚苯乙烯微球固载2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基的催化氧化性能与机理

将交联聚苯乙烯(CPS)微球表面固载有2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基(TEMPO)的非均相催化剂微球(TEMPO/CPS)与过渡金属盐相结合,构成复合催化剂体系,用于分子氧对肉桂醇的氧化过程的研究。 分别采用高价金属离子氧化性比硝酸根NO3-更弱和更强的两类过渡金属盐为助催化剂,与微球TEMPO/CPS构成组合催化剂,深入探索研究了其催化性能与催化机理。 研究结果表明,几种过渡金属盐(如Fe、Cu、Mn、Co盐)与微球TEMPO/CPS形成的复合催化剂,可有效地催化分子氧对肉桂醇的氧化过程,将其转化为唯一的产物肉桂醛。 以过渡金属硝酸盐为助催化剂,当硝酸盐结构中对应的高价态(氧化态)金属离子的氧化性比NO3-离子弱时(如Fe(NO₃)₃与Cu(NO₃)₂),正负离子共同发挥助催化作用;当硝酸盐结构中对应的高价态(氧化态)金属离子的氧化性比NO3-离子强时,比如Co(NO₃)₂与Mn(NO₃)₂对应的Co(Ⅲ)与Mn(Ⅲ)离子,金属离子单独发挥助催化作用,NO3-离子不起作用。 实验结果表明,对于肉桂醇的分子氧催化氧化,在几种过渡金属盐中,Fe(NO₃)₃作为最适宜的助催化剂,温和条件下(55 ℃、常压O₂),可高效地将肉桂醇转化为肉桂醛,转化率为92%。     

玫瑰红作用下γ-六氯环己烷在冰相中的光敏化降解

考察了在玫瑰红(RB)存在下γ-六氯环己烷(γ-HCH)在冰中的光降解. 结果表明, 光敏剂RB通过其激发态[RB]^*及其产生的¹\begin{array}{c}{O_2}^{*}\end{array}加速了γ-HCH的光降解, RB浓度是影响光降解率最显著的因素; γ-HCH在较低初始浓度下的光敏化降解更快; 无机盐离子的种类和浓度可以改变冰表面上类液层(LLL)的比例从而影响γ-HCH的光解. 通过分析γ-HCH光降解产物提出了RB存在时冰中γ-HCH的光降解作用机理.     

AOPAN@Mg(OH)2多层次电纺纤维膜的制备及除铬性能

以含有—NH₂和C═N的偕胺肟化聚丙烯腈(AOPAN)纳米纤维膜为载体, 通过水热法在AOPAN纳米纤维膜表面原位生长片状Mg(OH)₂纳米粒子, 得到具有多层次结构的有机-无机电纺复合纳米纤维膜[AOPAN@Mg(OH)₂], 并研究了AOPAN@Mg(OH)₂的除铬性能. 研究结果表明, 当水热温度为40 ℃, 水热时间为7 h时, AOPAN纳米纤维膜表面形成了明显的多层次结构的Mg(OH)₂纳米晶体. 当溶液pH=2时, AOPAN@Mg(OH)₂复合纳米纤维膜对Cr(Ⅵ)的吸附符合Langmuir模型, 且满足二级动力学方程, 5 h后最大吸附量达到123.5 mg/g. AOPAN@Mg(OH)₂复合纳米纤维膜中含有—NH₂基团和Mg(OH)₂纳米粒子, 在酸性条件下可以质子化为带正电的—N\begin{array}{c}{H}_3^{+}\end{array}和Mg(OH)₂H⁺, 通过静电吸附更易与HCr\begin{array}{c}{O}_4^{-}\end{array}结合. 此类复合纳米纤维膜材料在水体中易取出, 并且在稀NaOH溶液中可以解吸附, 循环使用4次去除率仍可以保持在50%以上.     

钒掺杂介孔二氧化钛的制备及可见光催化性能

以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板, 钛酸四正丁酯为钛源, 偏钒酸铵为掺杂离子前驱体, 通过液晶模板辅助溶胶-凝胶法制备钒掺杂介孔Ti\begin{array}{c}{O_2}_{}\end{array}(VMT), 采用X射线衍射(XRD)、 N₂吸附-脱附分析、 热重-差热分析(TG-DTA)、 X射线光电子能谱(XPS)、 紫外-可见光谱(UV-Vis)和透射电子显微镜(TEM)等对样品结构进行表征, 选择亚甲基蓝为目标降解物, 对VMT的可见光催化性能进行了研究. 结果表明, 钒掺杂减小了介孔TiO₂(MT)的粒径和光生电子-空穴复合率, 增大了比表面积及Ti³⁺和羟基浓度, 导致VMT比纯MT和P25光催化活性高, 并且钒掺杂使MT带隙能降低, 使其具有很高的可见光催化活性. 最佳的光催化条件为: VMT的浓度为0.83 g/L, MB的浓度为1 mg/L.     

含全碳和多炔阴离子配体的银簇化合物的超分子组装及其结构研究

总结了我们在新型炔银簇化合物研究方面的最新进展. 这些化合物分为以下几种类型: (a)1,3,5-己三炔基和1,3,5,7-辛四炔基; (b)1,5-己二炔基; (c)经膦酸配体组装的乙炔基和烷基乙炔基; (d)苯乙炔基、 环烷基乙炔基和含氮杂环基乙炔基结构单元的银簇化合物; (e)经不同类型的银-碳配位键连接, 并进一步通过分子内/分子间作用力稳固其配位网络的炔银化合物. 我们还进一步讨论了溶剂、 配体的位阻大小和辅助配体类型对于多维配位网络结构的影响.     

α-氨基酸各官能团对其Co(Ⅱ)配合物可逆氧合性能的影响

选择氧合性能良好的组氨酸(His)-Co(Ⅱ)作为研究对象, 分别掩蔽—NH₂、 取代—O^-和去除—COO^-, 得到短肽、 伪肽和多胺等类组氨酸结构. 采用UV-Vis光谱法研究了α-氨基酸中的3个官能团对其Co(Ⅱ)配合物氧合性能的影响. 对比研究表明: α-氨基酸中—NH₂对其Co(Ⅱ)配合物的吸氧性具有决定作用; —COO^-对其Co(Ⅱ)配合物氧合作用的可逆性起关键作用; 而—O^-对其Co(Ⅱ)配合物的吸氧性影响不大. 在前期研究结果的基础上, 对α-氨基酸-Co(Ⅱ)配合物可逆吸收和释放O₂的机理进行了探讨.     

联苯类比率型荧光探针检测水中硫化氢

以叠氮基为识别基团,4.4'-联苯二甲酸为初始原料,合成了一种可用于H_2S检测的联苯类比率型荧光探针2-叠氮基-4,4'-联苯二甲酸乙酯(WN),并通过~1H NMR、~(13)C NMR以及MS等技术手段对其结构进行了表征。以检测水溶液中硫化氢为目的,系统地研究了其荧光特性。研究结果表明,WN对硫化氢具有高选择性和灵敏度,且对生物硫醇(Cys,Gsh)、活性氧化物(H_2O_2,ClO~-)、各种阴阳离子(H_2PO_4~-,SO_4~(2-),Cl~-,HCO_3~-,CO_3~(2-),Mg~(2+),Zn~(2+),K~+,Ca~(2+),Na~+)有很强的抗干扰能力,在较宽的pH值范围内,仍然表现出良好的荧光性能,在1.1~350μmol/L范围内,NaHS的浓度与荧光强度呈现良好的线性关系,相关系数R~2=0.9943,检出限度为1.07×10~(-6)mol/L。通过对3种不同水样的测试,表明探针WN在水体中H_2S的检测方面具有一定的应用意义。     

静电纺丝制备中空纤维原位固定化碳酸酐酶用于二氧化碳的吸收

考察了游离碳酸酐酶吸收CO₂水合体系反应条件, 并通过同轴共纺静电纺丝技术制备出中空结构纤维, 实现了碳酸酐酶在中空纤维中的原位包埋, 提高了酶的稳定性并便于回收和重复利用. 实验结果表明, 固定化碳酸酐酶的热稳定性显著增强, 受Cu²⁺和Fe³⁺等金属离子的抑制作用大幅度降低. 连续使用11次后所生成的CaCO₃沉淀量仍能达到首次使用的81.9%. 固定化酶体系生成的CaCO₃沉淀包括方解石型和球文石型2种晶形, 而无酶和加入游离碳酸酐酶的反应体系则主要生成方解石型CaCO₃沉淀.     

FOX-12制备过程的反应机理及动力学

采用量子化学计算方法, 在B3LYP/6-311G(d,p)水平上研究了N-脒基脲二硝基酰胺盐(FOX-12)制备过程的反应机理. 优化得到了反应势能面上各稳定点的几何构型, 通过内禀反应坐标(IRC)确认了反应物、 中间体、 过渡态及产物之间的相关性. 为了得到更可靠的反应能量和势能面信息, 进一步在MP2/6-311++G(3df,3pd)水平上对得到的构型进行能量校正, 结果表明, 先取代磺酸基通道(A1)和先取代氢通道(B)都能生成二硝基酰胺酸(HDN), 其中通道A为主反应通道; HDN可以通过HDN→FOX-12与HDN→ADN→FOX-12 两种途径转化为目标产物FOX-12, 而第2种途径为较优途径. 应用经典过渡态理论(TST)与变分过渡态理论(CVT)以及小曲率隧道效应模型校正的变分过渡态理论(CVT/SCT)计算了在200~400 K范围内各反应通道相关基元反应的速率常数, 提供了在上述温度区间内的三参数Arrhenius关系式.