立方状和球状氧化亚铜的制备及其光催化性质

利用室温液相还原法和低温水热法制备了立方状和球状氧化亚铜,通过X射线衍射、场发射扫描电子显微镜对合成产物进行了表征。 以合成产物光催化降解偶氮染料甲基橙为模型,研究了不同形貌Cu2O的光催化性能,结果表明,球状氧化亚铜对甲基橙的脱色率达89.0%,球状氧化亚铜/Fenton复合体系中甲基橙的脱色率达98.2%。 初步探讨了Cu2O粉体催化降解甲基橙的过程和机理。     

葡萄糖还原氢氧化铜制备球形氧化亚铜及其粒度控制研究

以Cu(OH)2为前躯体,用葡萄糖还原制备了不同粒径的单分散球形氧化亚铜粉末。利用扫描电镜和smileview软件对Cu2O粉末进行了表征分析,并通过上述分析考察了反应温度和反应物浓度等因素对Cu2O粉末粒径的影响。结果表明,随着反应温度与葡萄糖投加浓度的提高,颗粒粒径减小;而随着氢氧化钠投加浓度的提高,颗粒粒径增大;体系内最终颗粒密度n+∞或颗粒个数n与各影响因素的变化呈直线关系。最后根据晶体成核生长模型初步分析了反应条件对Cu2O颗粒粒径的影响机理。     

高分子模板调控不同形貌氧化亚铜的仿生合成

采用聚丙烯酰胺(PAM)为软模板,在CuSO4、Na2SO3体系中调控合成了片状、海胆状、一维线、针状聚集体氧化亚铜晶体。研究了不同浓度Cu2+、不同PAM含量及不同温度对晶体生长的影响。结果表明,PAM促使氧化亚铜异相成核,氧化亚铜形貌随PAM质量分数的变化而变化:当c(Cu2+)=0.5mol.L-1时,PAM质量分数为3.0%(常温引入体系),产物主要为片状晶体;PAM质量分数为1.0%、3.0%时(高温引入体系),分别获得一维线状、海胆状晶体;当Cu2+浓度为0.1 mol.L-1时,体系中高温引入质量分数3.0%的PAM,得到片层状晶体;当Cu2+浓度为0.3、0.4 mol.L-1时,得到针状聚集体氧化亚铜晶体。分别用X射线粉末衍射、冷场发射扫描电子显微镜和激光粒度仪对所制备的产品进行了表征。     

铜Ⅱ与α,β-不饱和酸根和安替比林三元配合物的合成、表征、晶体结构和磁性

合成了铜 与丙烯酸根和安替比林及铜 与α 甲基丙烯酸根和安替比林两种三元配合物 ,进行了元素分析、红外光谱、电子反射光谱、ESR谱和变温磁化率等研究 ,确定配合物的组成为Cu2 A4 (C11H12 N2 O) 2 ,其中A =CH2 =CH COO- 、CH2 =C(CH3) COO- ,C11H12 N2 O =安替比林。测定了Cu2 [CH2 =C(CH3) COO]4 (C11H12 N2 O) 2 的晶体结构。晶体属单斜晶系 ;P2 1/n群 ;晶胞参数 :a =1.2 0 2 6 4 (8)nm ,b =0 .876 0 4 (10 )nm ,c=1.882 4 6 (14)nm ,β =10 0 .80 2 (5)° ;Z =2 ;最终偏离因子R =0 .0 30 4。Cu 具有畸变的四角锥形配位环境 ,两个Cu 由四个α 甲基丙烯酸根桥联 ,在Cu 的端位各有一个安替比林分子以O原子配位。Cu Cu 间具有一对称中心 ,Cu Cu 间距离为 0 .2 6 6 15(3)nm。变温磁化率研究表明两种配合物中Cu Cu 间具有强烈的反铁磁性偶合作用     

氧化亚铜纳米微粒与金黄色葡萄球菌的相互作用

在十六烷基三甲基溴化胺（CTAB）保护下制得30—50nm的氧化亚铜（Cu2O）微粒,在此基础上以常见的致病菌金黄色葡萄球菌（S．a）为模型研究了Cu2O纳米微粒对细菌的毒副作用．通过测定Cu2O纳米微粒对S．a的最小抑菌浓度（MIC）,用流式细胞术（FCM）研究其对金黄色葡萄球菌形态的改变及杀菌作用,并通过暗场显微成像和扫描电镜图对照揭示了氧化亚铜纳米微粒抑菌杀菌的可能机理．结果表明,Cu2O纳米微粒通过吸附在金黄色葡萄球菌表面破坏细胞壁致使细胞结构发生严重变化,从而影响其形态与功能,再进一步损伤膜结构导致通透性的改变从而达到抑菌杀菌的作用．     

Cu2O/Ag纳米复合物的表面增强拉曼光谱

用一种简单的化学还原方法制备了银纳米粒子包覆的氧化亚铜（Cu2O）纳米复合物。扫描电子显微镜显示Cu2O 为八面体型的纳米粒子,表面光滑,结构对称。包覆的Ag部分占据Cu2O粒子表面。通过比较Ag/Cu2O纳米复合物、Ag溶胶及Cu纳米粒子表面吸附的4-巯基吡啶（4-Mpy）分子表面增强拉曼光谱（SERS）发现,利用此方法得到了Cu2O粒子表面吸附分子的拉曼光谱。银纳米粒子所产生的电磁场增强又增强了吸附在Cu2O上的4-Mpy拉曼信号。这种方法为初步研究Cu2O表面吸附分子性质提供了依据,扩宽了SERS的使用范围,使SERS应用在纳米半导体材料上成为可能。     

使用变温原位X射线衍射技术认识氧化铜在氢气和一氧化碳气氛下的物相变化*

实验与理论相结合是化学专业教与学的原则。通过运用原位X射线衍射技术(in-situ XRD)探究氧化铜在氢气和一氧化碳气氛下的还原,结果发现无论在氢气或一氧化碳气氛下,从300 ℃开始,氧化铜逐渐被还原为氧化亚铜和铜单质,且该3种物相同时存在。直至温度升至450~500 ℃时,所有的氧化铜和氧化亚铜全部变为了铜单质。实验结果表明氧化铜的还原并非是一个由CuO → Cu2O → Cu逐步还原的单一过程,理论上可以得到的纯氧化亚铜物相在实验过程中并未得到,对此结果进行了分析。另外,将大型仪器尤其是原位表征技术推广到本科教学中具有重要意义。     

多元醇法制备Cu2O/CNTs复合材料的研究

以Cu(CH₃COO)₂•H₂O和经硝酸处理的CNTs作为原料, 采用多元醇法成功合成了纳米氧化亚铜均布于碳纳米管表面的复合光催化剂. 用透射电镜(TEM), 高分辨透射电镜(HRTEM), X射线粉末衍射(XRD)对样品进行了表征, 测试结果表明大小为2～5 nm的氧化亚铜纳米颗粒均匀分散于碳纳米管的表面. 讨论了反应条件对Cu₂O在CNTs上负载效果的影响并就多元醇法合成Cu₂O/CNTs复合材料的反应机理作了初步探讨.     

多元醇法制备Cu2O/CNTs复合材料的研究

以Cu(CH₃COO)₂•H₂O和经硝酸处理的CNTs作为原料, 采用多元醇法成功合成了纳米氧化亚铜均布于碳纳米管表面的复合光催化剂. 用透射电镜(TEM), 高分辨透射电镜(HRTEM), X射线粉末衍射(XRD)对样品进行了表征, 测试结果表明大小为2～5 nm的氧化亚铜纳米颗粒均匀分散于碳纳米管的表面. 讨论了反应条件对Cu₂O在CNTs上负载效果的影响并就多元醇法合成Cu₂O/CNTs复合材料的反应机理作了初步探讨.     

多吡啶-铜(Ⅱ)-L-苯丙氨酸配合物的合成及表征

合成了 2个新的多吡啶 -铜 ( ) -L-苯丙氨酸配合物 :[Cu( L -Phe) ( TATP) ( H2 O) ]Cl O4· 0 .5 H2 O和 [Cu( L-Phe) ( Dppz) ( H2 O) ]Cl O4。用元素分析、摩尔电导、IR,UV以及电子自旋共振光谱等对配合物进行了表征。推测 2个配合物可能均为变形四方锥结构     

Cu－ZSM－5分子筛表面铜离子的价态研究

以吸附ＣＯ红外光谱结合ＴＰＲ谱详细表征了经真空自还原及用不同还原剂还原的ＣｕＺＳＭ－５分子筛样品，考察了表面铜离子的价态分布情况及其影响因素。得知铜在Ｃｕ－ＺＳＭ－５表面是分步还原的。用不同方法进行氧化和还原时的难易程度不同。研究了用不同方法进行氧化还原时铜的价态转变条件和铜离子在不同价态间氧化还原循环的可逆性。Ｃｕ２＋与Ｃｕ＋间的氧化还原循环完全可逆，而Ｃｕ０与Ｃｕ＋间的氧化还原循环不完全可逆。Ｃｕ０氧化为Ｃｕ＋比Ｃｕ＋氧化为Ｃｕ２＋容易进行，探讨了Ｃｕ＋在Ｃｕ－ＺＳＭ－５分子筛中不同位置的分布情况及铜在不同条件下的氧化还原机理。     

无氯 Cu/AC 催化剂的制备及其催化气相甲醇氧化羰基化反应性能

 以 Cu2(NO3)(OH)3/AC (活性碳) 为催化剂前驱体, 在惰性气氛中于不同温度热处理分别制得无氯的 CuO/AC, Cu2O/AC 和 Cu0/AC 催化剂, 并用于甲醇直接气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯 (DMC) 反应. 结果表明, 200 °C 处理制得的催化剂中, Cu 物种以 CuO 为主. 随着处理温度的升高, 催化剂中 CuO 含量逐渐降低, 而 Cu2O 含量增加; 400 °C 制备的催化剂中, Cu 物种仅以 Cu2O 形式存在; 而 450 °C 以上处理时则以 Cu0 形式存在. 随着热处理温度的提高, 相应催化剂活性逐渐增加, 表明 CuO, Cu2O 和 Cu0 均具有催化活性, 其活性大小的顺序为 CuO < Cu2O < Cu0. 在 140 °C, CO:MeOH:O2 = 4:10:1, SV = 5 600 h1 条件下, 450 °C 处理制备的 Cu0/AC 催化剂表现出较高的催化甲醇氧化羰基化活性, 其中甲醇转化率达 11.5%, DMC 的时空收率和选择性分别为 261.9 mg/(g•h) 和 76.0%.     

铋系超导体组成分析

本文首次提出了一种离子交换柱分离——滴定法测定Bi系超导体中Bi、Pb、Cu、Ca和Sr含量的方法。研究了进样条件和淋洗方法,特别是Bi~(3+)在微酸性溶液中的亚稳态进样。测定合成样品时,Bi、Pb、Cu、Ca和Sr的相对标准偏差分别为0.7％、1.6％、0.5％、0.4％和0.2％。分析了超导体样品,并测定了其中Cu~(3+)。     

A conducting crystal based on a single-component paramagnetic molecule, [Cu(dmdt)(2)] (dmdt = dimethyltetrathiafulvalenedithiolate)

A single-component conducting molecular crystal composed of paramagnetic copper complexes, [Cu(dmdt)2]0+, was prepared. The crystal has an unprecedented three-dimensionally packed molecular arrangement and exhibits a fairly high conductivity (1 S cm-1 at room temperature). The magnetic susceptibility measurements revealed that [Cu(dmdt)2]0+ molecule keeps most of S = 1/2 spin moments. The difference of the bond lengths between [Cu(dmdt)2]0+ and [Cu(dmdt)2]2- is consistent with the result of the molecular orbital calculation.     

液相还原法制备Cu/Zn/Al/Zr催化剂用于CO2加氢合成甲醇

近年来,由于大气CO2浓度增加引起的温室效应正日益威胁着人类的生存与发展,CO2的捕获与利用是有望解决温室效应和能源危机的有效途径.CO2催化转化为甲醇成为众多研究者关注的焦点,这是因为甲醇不仅是一种重要的基本化工原料,也是一种洁净的绿色燃料和能源载体.Cu基催化剂广泛应用于CO2加氢合成甲醇反应,并表现出良好的催化性能.通常,金属催化剂的制备是采用H2对金属氧化物进行还原.然而,传统的气相还原过程伴随着强烈的热效应,且需要在高温(473-573 K)下进行,会引起表面铜颗粒长大并加速其聚集烧结,使得活性组分利用率下降.近年来,以NaBH4为还原剂的液相还原法逐渐受到人们的重视,该方法操作简单、快捷且条件可控,反应在低温下进行,放出的热量可在液相环境中迅速得到转移,大大抑制了铜颗粒的聚集.因此,液相还原法可制备出高铜分散度、高活性的催化剂.焙烧温度对铜基催化剂结构和催化性能的影响已得到广泛探究,但这仅限于含二价铜物种催化剂,焙烧温度对含多种铜价态催化剂的影响未见报道.由于液相还原法制备的催化剂含有还原态的铜物种(Cu0和Cu+),它们比Cu2+具有更强的流动性,因此在后续的焙烧过程中催化剂更容易发生烧结和聚集.本文采用液相还原法合成了Cu/Zn/Al/Zr催化剂,分别于423,573,723和873 K焙烧后用于CO2加氢合成甲醇反应,考察了焙烧温度对制备的铜基催化剂结构性质和催化性能的影响,并与传统共沉淀法制备的催化剂进行了对比.结果显示,随着焙烧温度升高,铜物种聚集作用增强,金属铜颗粒尺寸增大,873 K时烧结出现显著增强.由于比表面积随焙烧温度升高而减小,高温度焙烧的催化剂具有小的表面碱性位数目.焙烧温度会影响催化剂中铜物种与其它组分的相互作用,进而影响催化剂的还原.随着焙烧温度的升高,催化剂的还原温度逐渐降低,表面Cu+/Cu0的比例先增后减.CO2加氢活性评价显示,液相还原法制备的催化剂具有更高的催化活性,尤其是甲醇选择性;随着焙烧温度升高,催化剂的CO2转化率和甲醇选择性先增后减,CZAZ-573催化剂具有最高活性,且在1000 h长周期活性测试中表现稳定.CO2转化率与催化剂暴露金属铜的比表面积密切相关.相比Cu0,产物甲醇更容易在Cu+表面催化生成,催化剂表面的Cu+/Cu0比与甲醇选择性的变化规律一致.通过调控焙烧温度可得到高Cu比表面积以及高Cu+/Cu0比的催化剂,有利于CO2加氢生成甲醇.     

Coordination and metalation bifunctionality of Cu with 5,10,15,20-tetra(4-pyridyl)porphyrin: toward a mixed-valence two-dimensional coordination network

We investigated the coordination self-assembly and metalation reaction of Cu with 5,10,15,20-tetra(4-pyridyl)porphyrin (2HTPyP) on a Au(111) surface by means of scanning tunneling microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, and density functional theory calculations. 2HTPyP was found to interact with Cu through both the peripheral pyridyl groups and the porphyrin core. Pairs of pyridyl groups from neighboring molecules coordinate Cu(0) atoms, which leads to the formation of a supramolecular metal-organic coordination network. The network formation occurs at room temperature; annealing at 450 K enhances the process. The interaction of Cu with the porphyrin core is more complex. At room temperature, formation of an initial complex Cu(0)-2HTPyP is observed. Annealing at 450 K activates an intramolecular redox reaction, by which the coordinated Cu(0) is oxidized to Cu(II) and the complex Cu(II)TPyP is formed. The coordination network consists then of Cu(II) complexes linked by Cu(0) atoms; that is, it represents a mixed-valence two-dimensional coordination network consisting of an ordered array of Cu(II) and Cu(0) centers. Above 520 K, the network degrades and the Cu atoms in the linking positions diffuse into the substrate, while the Cu(II)TPyP complexes form a close-packed structure that is stabilized by weak intermolecular interactions. Density functional theory investigations show that the reaction with Cu(0) proceeds via formation of an initial complex between metal atom and porphyrin followed by formation of Cu(II) porphyrin within the course of the reaction. The activation barrier of the rate limiting step was found to be 24-37 kcal mol(-1) depending on the method used. In addition, linear coordination of a Cu atom by two CuTPyP molecules is favorable according to gas-phase calculations.     

溶胶-凝胶和浸渍法制备的铜催化剂在仲丁醇脱氢反应中的研究

采用溶胶-凝胶和浸渍法制备Cu/SiO2催化剂, 研究了不同制备方法对催化剂表面Cu物种的存在状态和其催化性能的影响. 采用BET, XRD, EPR和TPR等手段对催化剂进行了表征, 结果表明, 溶胶-凝胶法可制备高分散铜催化剂, 该催化剂中存在孤立的不可还原的Cu2+和可还原的Cu2+簇两种物种. 浸渍法制备的催化剂中含有可还原的Cu2+簇物种. 反应活性测试结果表明, 不可还原的孤立Cu2+呈高分散状态, 但其对仲丁醇脱氢反应没有活性; 可还原的Cu2+在反应过程中被还原成Cu0, Cu0是反应稳定脱氢的活性中心.     

Isotropic and antisymmetric double-exchange, zero-field, Zeeman, and hyperfine splittings in trinuclear valence-delocalized [Cu3(7+)] clusters

Valence delocalization in the [Cu3(7+)] trimer is considered in the model of the double-exchange coupling, in which full delocalization corresponds to the migration of the single d(x2-y2) hole and relatively strong isotropic double-exchange coupling. Strong double exchange results in the pairing of the individual spins in the delocalized trimer even at room temperature. The model explains the delocalized singlet 1A1 ground state in the planar Cu3(mu3-O) core by strong double exchange with positive double-exchange parameter t(0), whereas the delocalized triplet ground state of the [Cu3(7+)] trimer, which was observed in the Cu3(mu3-S)2 cluster, may be explained by the double exchange with relatively weak positive t(0): 0 < t(0) < 2J (degenerate 3E ground state) or negative t(0) (triplet 3A2 ground state). An analysis of the splitting of the delocalized degenerate 3E term requires inclusion of the antisymmetric double-exchange interaction, which takes into account the spin-orbit coupling in the double-exchange model. The cluster parameter KZ of the antisymmetric double-exchange coupling is proportional to t(0) and anisotropy of the g factor Deltag(parallel)[Cu(II)], KZ < t(0). Antisymmetric double exchange is relatively large in the [Cu3(7+)] cluster with the d(x2-y2) magnetic orbitals lying in the Cu3 plane [Cu3(mu3-O) core], whereas for the d(x2-y2) magnetic orbitals lying in the plane perpendicular to Cu3, antisymmetric double-exchange coupling is weak [Cu3(mu3-S)2 cluster]. The antisymmetric double-exchange coupling results in the linear zero-field splitting DeltaK = 2[equation: see text]KZ (approximately t(0)) of the delocalized degenerate 3E term that leads to strong anisotropy of the Zeeman splittings in the external magnetic field and a complex electron paramagnetic resonance (EPR) spectrum. The delocalized model of hyperfine interaction explains the hyperfine structure [10 hyperfine lines with the relative intensities 1:3:6:10:12:12:10:6:3:1 and the interval a/3] of the EPR transitions in the triplet states that was observed in the EPR spectra of the Cu3(mu3-S)2 cluster.     

Bond dissociation energies and structures of CuNO(+) and Cu(NO)(2)(+)

The bond dissociation energies of CuNO(+), Cu(NO)(2)(+), and CuAr(+) are determined by means of guided ion beam mass spectrometry and quantum chemical calculations. From the experiment, the values D(0)(Cu(+)-NO) = 1.13 +/- 0.05, D(0)(ONCu(+)-NO) = 1.12 +/- 0.06, D(0)(Cu(+)-Ar) = 0.50 +/- 0.07, and D(0)(Cu(+)-Xe) = 1.02 +/- 0.06 eV are obtained. The computational approaches corroborate these results and provide additional structural data. The relative values of D(0)(Cu(+)-NO) and D(0)(Cu(+)-Xe) are consistent with the approximately thermoneutral formation of CuXe(+) upon interacting CuNO(+) with xenon. The sequential bond dissociation energies of Cu(NO)(2)(+) exhibit a trend similar to those of other Cu(I) complexes described in the literature. Although metathesis of nitric oxide to N(2) and O(2) is of considerable interest, no evidence for N-N- or O-O-bond formations in Cu(NO)(n)(+) ions (with n up to 3) is obtained within the energy range studied experimentally.     

高活性Cu/SiO2催化剂应用于丙二酸二乙酯加氢制1,3-丙二醇

作为聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)的不可替代原料,1,3-丙二醇(1,3-PDO)广泛应用于聚酯、树脂、化妆品、润滑剂和制冷剂等领域.采用丙二酸二乙酯(DEM)一步加氢合成1,3-PDO可避免传统化学工艺中醛类副产物的生成和生物法中产品纯度不高的问题,进而满足下游PTT的品质要求. Cu/SiO2催化剂因铜与载体间的强相互作用以及硅胶的弱酸性有利于催化活性中心的建立而被广泛应用于气相加氢反应,可以选择性地活化C?O键而不活化C?C键.因此,本文将Cu/SiO2催化剂应用于DEM加氢反应,重点考察了焙烧温度对催化剂结构与性能影响的本质原因.
　　采用蒸氨法制备Cu/SiO2催化剂,将一定量氨水滴加到硝酸铜水溶液中形成铜氨溶液后滴加JN-30硅溶胶,经老化、过滤、洗涤、烘干、焙烧、压片成型后得到40?60目的催化剂.将不同温度(623?1023 K)焙烧的Cu/SiO2催化剂装填入自制连续高压固定床反应器中进行DEM加氢反应,并采用N2物理吸脱附、电感耦合等离子体发射光谱、N2O化学吸附、X射线衍射、傅里叶红外光谱、H2程序升温还原(TPR)、透射电镜及X射线光电子能谱等手段对不同温度焙烧催化剂进行表征.结果表明,在723 K焙烧的催化剂具有最大的比表面积和最均一的孔径分布,其铜组分分散均匀,活性铜表面积最大,焙烧后可以形成最多的页硅酸铜,导致还原后Cu+/Cu0比例较高.在该催化剂作用下,于473 K、2.0 MPa、氢酯摩尔比330和液体空速1.8 h–1条件下, DEM转化率为90.7%,1,3-PDO选择性为32.3%.
　　焙烧温度对Cu/SiO2催化剂组成、织构、结构、形貌及还原后的价态有较大影响.在焙烧温度为623?1023 K时,低温焙烧有利于生成页硅酸铜,而高温焙烧则有利于形成CuO.在焙烧温度升高的过程中,铜组分形态会发生较大变化,在623?723 K焙烧的催化剂中页硅酸铜含量不断增加;继续升高温度至823 K,页硅酸铜含量减少,但是分散变差,导致铜的比表面积、孔体积和孔径最小;进一步升高温度至923 K,页硅酸铜消失, CuO分散均匀, H2-TPR的还原峰窄且对称;当温度升高到1023 K时,铜晶体迅速长大而较难被还原.