氮掺杂长竹节状碳纳米管的制备及其生长机理

本文采用电弧放电法,通过阳极棒与不锈钢片的共蒸发,制备了氮掺杂长竹节状碳纳米管。借助扫描电子显微镜（SEM）、场发射高分辨透射电子显微镜（HRTEM）及其附带能量色散X射线（EDX）光谱仪和电子能量损失谱（EELS）、透射电子显微镜（TEM）等表征方法,对产物的形貌、结构和组成进行表征。表征结果表明,氮掺杂长竹节状碳纳米管的长度在640~835nm之间,其内径在23~35nm之间,外径在28~47nm之间;且在每一节“竹节”与另一节“竹节”的连接处形成的内腔中均有一个黑色纳米颗粒,其直径尺寸以及产物中的氮掺杂长竹节状碳纳米管的含量均与熔化、蒸发的不锈钢片的面积有关。本文还对氮掺杂长竹节状碳纳米管的生长机理进行了简单的探讨。     

乙醇/水混合溶剂体系中碳酸钙晶体晶型和取向的控制

采用（NH₄）₂CO₃分解法,制备得到了晶型和形貌可控的CaCO₃晶体。研究结果表明,乙醇/水混合溶剂、陈化时间和L-半胱氨酸自组装单层模板对CaCO₃晶体的晶型、取向和形貌都具有重要影响。无单层模板情况下,溶液中主要得到了球霰石,球霰石的形貌随陈化时间从花朵外形变为树叶形。同样的醇/水体系中,在自组装单层上却得到了取向为（104）晶面的方解石。这与水溶液中同一自组装单层上主要获得（001）结晶面的方解石有明显不同。方解石的形貌也随陈化时间变化而改变。陈化时间为3h时,得到具有孔洞结构的方解石;陈化时间为12h时,得到表面光滑的菱面体方解石。     

基于Schiff base配体及吡啶环的铜(Ⅱ)、镍(Ⅱ)配合物构筑、表征与热稳定性

用缓慢挥发法和水热法分别合成了镍配合物NiLPy（L=5-溴-2-羟基苯基苯基酮-4-甲氧基苯甲酰腙,Py=吡啶）（1）及铜配合物Cu（babh）₂（Py）（Hbabh=苯亚甲基苯乙酮苯甲酰腙,Py=吡啶）（2）,并用元素分析、红外、热重及X-射线单晶衍射对其进行了表征。晶体结构表明：1属三斜晶系,P1空间群;2属单斜晶系,Pc空间群。化合物1和2分别通过分子间弱的C-H…π与C-H…N作用堆积形成二维片状超分子层。热重分析表明配合物1和2分别处于225和170℃以下温度时很稳定。     

偶氮桥连羧酸配体与Zn(Ⅱ)构建的二维配位聚合物的合成、晶体结构及荧光性质

合成了化合物3-（5-叔丁基-2-甲氧羰基甲氧基苯基）偶氮苯甲酸甲酯（Me₂L）,并以此为配体与醋酸锌在水热条件下通过自组装获得了1个二维的配位聚合物{[Zn（H₂O）L]·H₂O}_n（1）,通过红外、元素分析及X-射线单晶衍射等检测手段对所合成的化合物进行了结构表征,并测试了其荧光发射性质。相对于配位前驱体H₂L的荧光发射,聚合物1的荧光发射略有红移。结构研究表明,该化合物中配体采取了常见的反式构型,形成了沿晶体学ab平面延伸的二维网状结构,聚合物中的溶剂水分子通过氢键连接在二维结构的内部。该配位聚合物的合成对于研究偶氮类配合物的光化学反应奠定了基础。     

大孔Mo-Ni/Al2O3催化剂的催化裂化柴油加氢性能研究

采用三次纳米自组装合成法,制备了一种以二次纳米自组装Al₂O₃为主体的大孔主客体催化剂FA-40,具有0.78cm³·g^-1的孔容、114m₂·g^-1的比表面积、27nm的平均孔径、6.0nm和40nm的双峰孔结构、孔分布在10~100nm高度集中、低堆积密度为0.56g·cm^-3、活性金属含量高达35.70%。XRD和TEM分析结果显示,活性金属以直径小于2nm的微晶态纳米粒子形式均匀分散于主体表面。采用劣质催化裂化柴油进行20h加氢实验评价,反应趋于稳定时,FA-40的脱硫、脱氮及芳烃饱和率分别达到94.4%、95.5%和67.9%,与F-5相比分别提高了20%、80%和140%。300h的长周期加氢实验表明,FA-40具有良好的加氢性能。     

苯二甲酸衍生物及含氮配体构筑的两个镍配位聚合物的合成、晶体结构与热稳定性研究

使用硝酸镍分别与2个含取代基的苯基二羧酸3-硝基邻苯二甲酸（3-NPAH₂）和5-溴间苯二甲酸（H₂BIPA）以及2个刚性含氮配体4,4’-联吡啶（4,4’-bipy）、1,4’-二咪唑基二苯（L=1,4’-bis（imidazol-yl）benzene）在水热条件下合成了2个镍配位聚合物,即,[Ni（3-NPA）（4,4’-bipy）（H₂O）]_n（1）和[Ni（BIPA）（L）]_n（2）。表征了2个化合物的红外光谱、元素分析、热重、X-射线单晶衍射以及X-射线粉末衍射。化合物1是三斜晶系,P1空间群,含有[Ni（OCO）₄Ni]双核单元,该双核单元再通过4,4’-联吡啶连接而成一个二维单层结构。层与层之间通过羧酸氧原子与配位水分子之间产生氢键作用。化合物2是单斜晶系,P2₁/c空间群,含有[Ni₂（COO）₂]双核单元,该双核单元进一步通过BIPA^2-构成了一个双链结构,该双链再通过1,4’-二咪唑基二苯桥联配体连接形成了一个三维框架结构。此外,热重分析结果显示化合物2具有较高的热稳定性。     

含氟体系中高性能T型分子筛膜的合成

含氟体系中,在负载晶种的大孔莫来石支撑体表面快速合成了高性能且取向生长的T型分子筛膜。采用XRD、SEM和MASNMR等手段对分子筛膜层和粉末进行表征。讨论了添加物、氟硅比、合成温度和合成时间等条件对膜生长与分离性能的影响,并阐述了含氟体系中T型分子筛膜快速晶化的机理。碱金属氟盐的加入促进了T型分子筛晶体层的晶化速率,并对晶体层形貌产生了一定的影响。膜应用于75℃、水/异丙醇（10：90,w/w）体系的平均渗透通量和分离因子分别为（4.91±0.18）kg·m^-2·h^-1和7060±1130。     

表面官能团化增强碳纳米笼超级电容器性能

以具有多级孔结构、高比表面积、良好导电性等特征的碳纳米笼（CNCs）为前体,采用硝酸氧化法在CNCs表面引入含氧官能团。以CNCs为超级电容器电极材料,在相同电流密度下,官能团化样品的比电容显著高于纯CNCs;在1A·g^-1下比电容最高可达到255F·g^-1,比纯CNCs的188F·g^-1增加了34%,这表明表面含氧官能团化能够显著提高CNCs的超级电容器比电容。在100A·g^-1的大电流密度下,硝酸氧化后CNCs的比电容保持在111~167F·g^-1,表明具有良好的耐大电流充放电性能。在10A·g^-1的电流密度下循环10000圈后,CNC-6M样品的比电容由196F·g^-1下降到176F·g^-1,样品的比电容仍保留90%,具有良好的循环稳定性。表面含氧官能团化CNCs所表现出的这种优异的超级电容器性能归因于CNCs的多尺度分级孔结构、高比表面积、良好的导电性、表面亲水性含氧官能团化带来的浸润性提高和引入的赝电容。     

磁性Fe3O4@SiO2@ZrO2对水中磷酸盐的吸附研究

合成了以Fe₃O₄为核,以SiO₂为壳的磁性纳米微粒（Fe₃O₄@SiO₂）,并采用沉淀沉积法将ZrO₂包覆到材料表面。通过XRD、TEM、XPS和N₂吸附/脱附等手段对材料进行表征,结果表明材料Fe₃O₄@SiO₂@ZrO₂上沉积了氧化锆纳米颗粒,具有超顺磁性,可在外加磁场作用下实现从水中快速分离。同时系统研究了材料对水中磷酸盐的吸附行为,结果表明沉积ZrO₂使得材料对磷酸盐表现出良好的吸附性能,并且随着沉积量的增大吸附量增加。吸附等温线可用Freundlich方程拟合。吸附动力学可用拟二级动力学模型拟合,吸附速率随初始浓度增加而减缓。磷酸盐吸附量随溶液pH值的增大而减小,但几乎不受离子强度影响。     

五元瓜环与钕离子在四氯酸锌离子诱导下构筑的配合超分子自组装

在四氯酸锌离子诱导下,五元瓜环能与钕离子构筑形成二维配合超分子自组装。在HCl介质中,Zn²⁺容易形成四氯酸锌离子,在其诱导作用下,钕离子和五元瓜环端口羰基氧直接配位形成二维超分子自组装体。结果表明锌离子作为一种结构导向剂在形成瓜环基超分子自组装体中起到重要作用。