超临界水的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)模拟的方法对超临界条件下水的结构及扩散性质进行了研究.模拟结果表明超临界条件下水分子之间的氢键作用明显减弱,分子极性大大降低.扩散性质与常温下相比,其大小约上升了两个数量级.     

简单的配体改变调控钌配合物催化还原CO2的活性：硼基配体的对位效应和Ru―H键的性质

开发高效的催化剂用于催化还原CO₂转化为甲酸和它的盐类已经成为研究的热点,是因为将CO₂转化为C1产物不仅可以解决CO₂的含量升高带来的环境问题,还可以解决化石能源燃烧日趋严重的问题。贵金属配合物催化CO₂转化为甲酸和甲酸盐类是目前这类反应最有效的方式,尤其是Ru、Ir和Rh等贵金属。我们之前的研究结果表明Ir(Ⅲ), Ru(Ⅱ)类配合物催化还原CO₂转化为甲酸盐的活性是由配合物Ru―H键的成键性质决定的。它们能高活性的催化CO₂是由于它们都含有同一种特点的Ru―H键,是由Ru的sd²杂化轨道和H的1s轨道杂化而成的,而且这一特点可以被活性氢的对位配体显著影响。鉴于硼基配体具有强的对位效应,我们基于高活性的均相催化剂Ru(PNP)(CO)H₂ (PNP = 2, 6-二(二叔丁基磷甲基)-吡啶)设计了Ru-PNP-HBcat和Ru-PNP-HBpin,并计算了二者催化还原CO₂的活性。Bcat和Bpin配体是实验上常用的硼基配体。我们的计算结果表明Ru-PNP-HBcat和Ru-PNP-HBpin有比Ru-PNP-H₂更长的Ru―H键、亲核性更强的活性氢,其Ru―H键中的Ru原子的d轨道杂化成分的贡献也比Ru-PNP-H₂的更少。相应地Ru-PNP-HBcat和Ru-PNP-HBpin活化CO₂的能垒比Ru-PNP-H₂低。而且Ru-PNP-H₂、Ru-PNP-HBcat和Ru-PNP-HBpin催化CO₂转化为甲酸盐的能垒分别为76.2、67.8、54.4 kJ∙mol^-1,表明Ru-PNP-HBpin具有最高的催化活性。因此,钌配合物催化还原CO₂的活性可由硼基配体强的对位效应和Ru―H键的成键性质来调控。     

创新的轨迹——状态方程-低温技术-超导-磁悬浮列车之间的关系

在历史上,每当出现一项重大的发现和发明时,都会对科技、生产力乃至思想认识产生深远的影响.van der Waals状态方程的建立就是这样一项重大创新,它对低温技术的发展有举足轻重的作用,而低温极限--氦的液化又导致了超导现象的发现,高温超导材料的发现最终催生了磁悬浮列车.     

水溶液中亚甲蓝分子聚集状态的研究

用分光光度法研究了亚甲蓝(MB)染料在水溶液中的聚集状态及其与表面活性剂的相互作用,讨论了无机盐对亚甲蓝在阴离子表面活性剂溶液中聚集状态的影响。推导了水溶液中亚甲蓝单体和二聚体的动态平衡关系式。利用计算机程序不仅求出了与作图法结果非常接近的MB单体的摩尔吸光系数和聚合平衡常数,而且求出了MB二聚体的摩尔吸光系数及相应浓度下MB单体所占的比例系数。     

氧气在聚丙烯内吸附和扩散的分子模拟

采用巨正则Monte Carlo和分子动力学模拟相结合的方法研究了氧气在不同聚合度的聚丙烯内的吸附和扩散. 模拟结果表明, 随聚丙烯聚合度的增加, 聚丙烯对氧气的吸附量逐渐增加, 而氧气在聚丙烯内的扩散系数减小; 当聚合度增大到一定程度时, 吸附量和扩散系数都趋于一稳定值. 随温度的升高, 氧气在聚丙烯内的吸附量减少, 而扩散系数增大. 本文还应用自由体积理论探讨了氧气在聚合物内扩散的机理, 发现氧气在聚丙烯内以空穴形式存在的自由体积之间扩散, 即氧气先在一个空穴内不停振动, 然后通过聚丙烯链段运动形成的通道跳跃到下一个空穴来完成扩散. 结果表明, 较高聚合度的聚合物材料在常温及低温下使用对于其在食品包装材料中的应用是有利的, 这为食品包装材料行业相关产品的应用开发提供了一定的指导和依据.     

离子交换对usf-ZMOF二氧化碳吸附能力影响的研究

合成了骨架带电的类沸石金属-有机骨架材料usf-ZMOF. 通过Li^＋离子交换将骨架中体积较大的有机阳离子用较小体积的无机阳离子取代, 利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)等手段对离子交换前后的材料进行表征, 并对CO₂在其中的吸附性质进行了研究. 实验结果表明, Li^＋离子交换后材料的比表面积增加, CO₂吸附量也增加, 与分子模拟预测的结果一致.     

高覆盖率氟代癸基三氯硅烷自组装单分子膜的制备

通过液相沉积在云母表面制备1H, 1H, 2H, 2H-全氟癸基三氯硅烷(FDTS)自组装单分子膜(SAMs)。室温下,将1.0 mmol·L^-1的FDTS溶液静置水解15 min,再把云母浸入自组装30 min,原子力显微镜(AFM)表征发现,液相沉积过程中FDTS的团聚现象得到有效解决。该方法制备出了高覆盖率(85% ± 2%)和低均方根粗糙度(0.58 nm)的FDTS SAMs,且单分子膜的生长过程符合Langmuir一级动力学吸附模型。在液相沉积过程中,若水解和组装同时进行,过长的水解时间(大于30 min)或组装时间(大于30 min)均会导致FDTS的团聚,进而极大降低SAMs的质量。     

介孔TiO_2晶须担载Au的热稳定性(英文)

以二钛酸钾晶须为前驱体,通过固相烧结工艺制备了介孔TiO2晶须,然后使用沉积沉淀法将Au纳米颗粒担载于其上,并采用低温N2吸附-脱附、X射线衍射及透射电镜等技术对催化剂的形貌和结构进行了表征,以NaBH4还原对硝基苯酚(PNP)为探针反应,评价了催化剂的活性及稳定性.结果表明,500°C热处理前后,介孔TiO2负载的Au纳米颗粒的平均粒径变化不大,且催化PNP还原活性得到了很好的保持.这主要与介孔TiO2晶须独特的双晶构型及介孔结构有关.     

粗糙PTFE涂层表面结构对乙醇/水混合溶液润湿性的影响

以具有粗糙结构的超疏水的聚四氟乙烯(PTFE)涂层为基体, 研究具有不同表面张力的乙醇/水混合溶液在表面的润湿. 通过空气分率的计算并进行液滴受力分析. 结果表明, 随着表面张力的降低, 乙醇/水混合溶液逐渐填满涂层表面的粗糙结构, 当表面张力大于约28 mN·m-1时, 溶液首先填满表面上的条纹状结构; 当表面张力小于约28 mN·m-1时, 溶液填满表面上的乳突状结构. 当条纹状结构被填满时, 粗糙表面空气分率下降很小, 溶液不能润湿PTFE涂层表面;当乳突状结构被填满时, 粗糙表面空气分率迅速下降,溶液能够润湿PTFE涂层.     

受限于不同螺旋性的纳米碳管中水的分子动力学模拟

近年来将纳米碱米碳管引入到与生命过程息息相关的离子通道膜的研究逐渐成 为热点，而其中的关键就是要了解受限于膜孔道（碳管）中水分子的行为。采用分 子动力学模拟在300 K和1.01 * 10~5 Pa下对受限于（6，6）armchair型和（10， 0）zigzag型纳米碳管中的水进行了研究，得到了水分子在碳管中的局部密度分布 等静态性质以及水分子在碳管中的传递等动态性质，并对不同势能模型的模拟结果 作了比较。结果表明选择不同的势能模型并没有改变此体系的固有性质，即水分子 不仅能够进入到憎水性的（6，6）碳管中而且能形成一条稳定的由氢键相连的纵列 （single file），而且在管中以纵列的形式进行同歇传递。此外，碳管螺旋性对 受限水的静态性质影响不大但对动态性质则有一定程度的影响，水分子在（10，0 ）zigzag型碳管中的传递能力要强于在（6，6）armchair型碳管中的能力。