Inelastic neutron scattering on an Mn10 supertetrahedron: assessment of exchange coupling constants, ferromagnetic spin waves and an analogy to the Hückel method

The synthesis, crystal structure and magnetic characterisation by magnetisation and inelastic neutron scattering (INS) of a mixed-valent Mn(10) supertetrahedral aggregate [Mn(III)(6)Mn(II)(4)(μ(4)-O)(4)(μ(3)-N(3))(3)(μ(3)-Br)(Hmpt)(6)(Br)]Br(0.7)(N(3))(0.3)·2MeOH·3MeCN (1) (H(3)mpt=3-methylpentan-1,3,5-triol) is reported. The magnetic core of the molecule can be described as an octahedron of six S=2 Mn(III) ions with four faces, each capped by a S=5/2 Mn(II) ion such as to form the supertetrahedron. Unlike most related complexes, the molecular symmetry is slightly reduced from approximately T(d) to C(3). The magnetic data reveal a total spin of S=22 in the ground state due to ferromagnetic exchange couplings within the molecule. The combined INS and magnetic data permits the accurate determination of the exchange coupling constants. Two types are found. The couplings between the Mn(III) ions in the inner octahedron are characterised by J(a)=18.4(3) K, whereas the couplings between the apical Mn(II) ions to the neighbouring Mn(III) ions are given by J(b)=7.3(2) K. The significantly larger coupling strength J(a) as compared to J(b), and the near-T(d) symmetry have profound consequences on the energy spectrum, which are discussed and carefully analysed. In particular, the observed INS spectra can consistently be reproduced by a simplified model in which the inner octahedron is replaced by one large spin of length S(0)=12. This model provides intuitive insight into the structure of the magnetic spectrum. Additionally, the magnetic excitations at low temperature are analysed within the frame of ferromagnetic linear spin-wave theory, which permits an analytical calculation of the energy levels. For ferromagnetic clusters, a close analogy to the Hückel method of electronic structure calculation can be drawn, which allows one to grasp the results of the spin-wave theory or the magnetic excitation spectrum, respectively, in a chemical language.     

燃料电池用聚乙烯醇基碱性聚合物电解质膜的制备及其性能

通过在不同浓度KOH溶液中进行掺杂,制备出了聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮(PVA/PVP)和聚乙烯醇/聚乙二醇二甲醚(PVA/PEGDE)碱性聚合物电解质膜详细考察了膜的外观形貌、微观结构、热稳定性、离子电导率和化学稳定性等.结果表明,PVA与PVP以及PEGDE具有很好的相容性,所制备的复合膜断面致密...     

聚羧酸类超塑化剂分子结构对石膏分散性能的影响

研究了甲基丙烯酸-甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(MAA-MPEGMA)、甲基丙烯酸-烯丙基聚乙二醇醚(MAA-APEG)、丙烯酸-烯丙基聚乙二醇醚(AA-APEG)三类梳形聚羧酸类接枝共聚物以及丙烯酸均聚物(PAA)对石膏粉体分散性能和凝结时间的影响.聚合物侧链长度越短、分子量越小、电荷密度越高对石膏的分散性能越好,同时...     

芳纶纤维/SMPU-SiO2复合材料的界面性能研究

选用形状记忆聚氨酯(SMPU)和正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,固体酸对甲基苯磺酸(PTSA)为催化剂,利用空气中的水分为水解水源,通过溶胶-凝胶法原位制备了形状记忆聚氨酯与二氧化硅( SMPU-SiO2)杂化材料,并将杂化材料应用于芳纶纤维增强的柔性复合材料中,以期改善芳纶纤维与基体的界面性能.同时,针对芳纶纤维表面...     

纳米碳纤维载铂作为质子交换膜燃料电池阳极催化剂

采用化学还原法合成了微结构不同的纳米碳纤维(板式、鱼骨式、管式)载铂催化剂(分别记为Pt/p-CNF、Pt/f-CNF、Pt/t-CNF). 通过高分辨透射电镜(HRTEM)和X射线衍射(XRD)等分析技术对催化剂的微观结构进行了表征, 并利用循环伏安(CV)法分析了催化剂的电化学比表面积(ESA). 在此基础上, 制备了膜电极(MEA), 通过单电池测试了催化剂的电催化性能. 结果表明: 铂纳米粒子在不同的纳米碳载体上表现出不同的粒径, 在板式、鱼骨式和管式纳米碳纤维上的铂纳米粒子平均粒径分别为2.4、2.7和2.8 nm. 板式纳米碳纤维载铂催化剂作单电池阳极时表现出良好的电催化性能, 其对应的最高功率密度可达0.569 W·cm^-2, 高于鱼骨式纳米碳纤维载铂催化剂和管式纳米碳纤维载铂催化剂对应的最高功率密度(分别为0.550和0.496 W·cm^-2). 同时, 也制备了碳黑(Pt/XC-72)载铂催化剂. 相比于Pt/XC-72, 纳米碳纤维载体上的铂纳米颗粒有较小的粒径、较好的分散和较高的催化活性, 说明纳米碳纤维是质子交换膜燃料电池(PEMFCs)催化剂的良好载体.     

CuY制备方法对其催化甲醇氧化羰基化活性中心的影响

以Cu(NO₃)₂为铜源,以NaY和HY分子筛为载体,通过溶液离子交换法和等体积浸渍法制备了不同的无氯CuY催化剂,并进行了气相甲醇氧化羰基化催化活性研究。通过浸渍法制备的催化剂Cu含量为10%,而以NaY和铜氨溶液离子交换制备的催化剂Cu含量只有6.3%,但其催化活性和选择性均较好。通过催化剂的Cu元素分析、低温氮吸附-脱附、XRD、H₂-TPR、XPS和TPD等表征表明,溶液离子交换法制备的催化剂,Cu物种以离子的形式高度分散于分子筛骨架结构中,较好地保持了分子筛晶体结构,并对甲醇有较强的吸附能力,催化活性较高,而将等体积浸渍Cu(NO₃)₂溶液后的HY或NaY分子筛,在400 ℃焙烧过程中,发生了固体离子交换反应,形成了连接于分子筛骨架的Cu²⁺,但以HY为载体更容易进行固体离子交换,未交换的铜物种以CuO的形式分散到分子筛表面。在600 ℃高温活化中,催化剂中Cu²⁺可部分还原为活性物质Cu⁺,但以NaY和铜氨溶液离子交换制备的催化剂Cu²⁺自还原能力最大。     

碳包覆纳米铁镍磁性颗粒的合成

通过在双温控的化学气相沉积炉中热解四吡啶并卟啉铁镍混合物,合成了碳包覆铁镍纳米颗粒。原料中四吡啶并卟啉铁镍的质量比为7∶3;扫描电镜和透射电镜的结果显示碳包覆铁镍纳米颗粒形貌均匀,直径为100~300 nm;能谱结果显示碳包覆铁镍纳米颗粒是由铁、镍和碳组成;拉曼光谱证明产物有大量的缺陷存在,可能是由于球状结构上的碎片引起的;此外,磁性能测试表明室温下,碳包覆铁镍纳米颗粒有很高的饱和磁化强度,为56.3 emu·g^-1;而其产物的矫顽力趋近于零,呈超顺磁性,适合用于催化剂载体。     

3-羟基肉桂酸构筑的锌(Ⅱ)和镉(Ⅱ)配合物的合成、晶体结构和荧光性质

用水热法合成得到2个配合物,{[ML₂(bipy)(H₂O)₂]·2bipy}_n(M=Cd 1,Zn 2;HL=3-羟基肉桂酸,bipy=4,4′-联吡啶),并对它们进行了红外分析、元素分析,热重分析和单晶结构分析。配合物1和2为异质同晶,单斜晶系,P2/c空间群。中心金属M为六配位,相邻的M^Ⅱ通过4,4′-联吡啶桥联形成沿b轴延伸的一维链状结构,此外还存在未配位的4,4′-联吡啶作为客体分子位于链与链之间。通过对配合物1和2的固态荧光测试表明,它们在绿光区均显示发光效应。     

飞行时间质谱仪四极杆射频信号放大器的研制

根据自制质谱仪需求研制了一种射频放大装置,由放大电路模块和耦合线圈构成,将其与射频信号发生装置结合用以驱动射频四极杆.该射频放大器可将射频信号放大30倍,为自制射频四极杆提供共振频率1.4 MHz,射频电压峰峰值电压Vp-p可调范围0～600 V的射频信号.自制四极杆用于传输大气压下离子源产生的离子从离子源至工作在高真...