非线性光学研究水及电解质水溶液界面——空气/电解质水溶液界面特定阴阳离子效应

水及电解质溶液界面在物理、化学、环境及生物等各种过程中扮演着至关重要的角色。百年来科学家用各种实验及理论方法研究水及电解质溶液界面,试图理解其界面的结构及动力学。最近的实验和理论研究表明离子能够影响电解质水溶液界面结构,可极化性大的阴离子甚至会在界面富集。本文综述了我们研究组近年来利用二阶非线性光学方法--非共振的二次谐波与和频振动光谱研究水及电解质溶液界面的进展。首先我们研究了空气/纯水界面非共振二次谐波信号的来源,研究结果证明了空气/纯水界面非共振二次谐波信号完全可以归结为电偶极贡献,为此方法在电解质溶液界面的研究奠定了基础。同时,用偏振及对称性分析对空气/纯水界面和频振动光谱峰进行了归属,提供了纯水/空气界面结构新的物理图像。在此基础上,我们对几种电解质水溶液界面进行了深入研究,结果证明不仅可极化性大的离子会在水界面富集,并使界面层增厚,可极化性小的阴离子对界面层厚度也有影响,甚至阳离子也会在一定程度上影响界面水分子结构。     

纳米四氧化三锰温和水相合成及其电容性能

采用温和水相合成法制备出纳米Mn3O4,采用X射线衍射（XRD）、电子能谱（XPS）及透射电子显微镜（TEM）等技术手段对其结构、组成与形貌进行了研究分析;并利用循环伏安（CV）及充放电等电化学测试研究了纳米Mn3O4的电容性能。 结果表明,本实验所制备的纳米Mn3O4为四方相γ-Mn3O4,其粒径大小为40~60 nm;该材料具有良好的电容性能,其比电容值可达270 F/g,且经1000次循环后,其比电容值可达原来的85%。     

硼、氮共掺杂多孔碳的制备及其超电容性能

分别以含氮菲咯啉、四硼酸钾和醋酸锌为碳源、活化剂和模板,制备了B、N共掺杂多孔碳(BN-PC),并探究模板质量对BN-PC结构和储电性能的影响。当醋酸锌质量为5g时,所得BN-PC₅中B、N杂原子含量分别为 20.21%、18.29%。电化学测试结果表明,以6 mol·L^-1 KOH为电解液,BN-PC₅电极展现出高的比电容(在0.05 A·g^-1电流密度下为255 F·g^-1)、优异的倍率性能(在20A·g^-1电流密度下为188F·g^-1)和卓越的循环稳定性(在5 A·g^-1的电流密度下循环10 000次比电容保持率为97%)。以3 mol·L^-1 ZnSO₄为电解液,在平均功率密度为56W·kg^-1时,BN-PC₅电容器的能量密度可达27Wh·kg^-1。     

同构MOFs复合氧化石墨烯电极材料构筑高性能超级电容器

在水热条件下一步自组装合成系列同构X-MOF （X₆O （TATB）₄（H⁺）₂·（H₂O）₈·（DMF）₂,X=Zn、Co、Ni; H₃TATB=4,4'',4″-s-triazine-2,4,6-triyl-tribenzoic acid; DMF=N,N-二甲基甲酰胺）和氧化石墨烯（GO）的复合材料（X-MOF@GO）,并探究其作为超级电容器电极材料的电化学性能。通过X射线粉末衍射、X射线光电子能谱和扫描电子显微镜测试证明GO和MOFs复合成功。其中,性能最优的Ni-MOFs@1.5GO （GO的添加量为1.5 mL）的比电容高达694.8 F·g^-1（0.5 A·g^-1）,约是Ni-MOF的2倍。电化学测试结果表明：复合材料X-MOF@1.0GO较其原MOF表现出更大的比电容和更好的倍率性能。在3.5 A·g^-1的电流密度下,1 000次循环充放电后,Ni-MOFs@1.0GO仍保持初始比电容量的81.2%。与活性炭（AC）组装的非对称超级电容器Ni-MOF@1.5GO//AC的性能最优,其功率密度为754.3 W·kg^-1时,能量密度为15.4 Wh·kg^-1,且循环3 000次后比电容保持率约为70.0%,显示出较长的循环寿命。     

非离子型表面活性剂Tween 60用于碳纳米管的双水相分离

单壁碳纳米管以其优异的电学和光学性能受到了广泛的关注,高性能器件等应用要求使用性质均一的单壁碳纳米管.因此,不同结构的单壁碳纳米管的分离具有重要意义.双水相萃取是一种能够对单壁碳纳米管进行结构分离的新方法,分离结果稳定可靠,且不需要复杂的设备,具有简捷、高效、易扩大规模等特点.本文通过调节脱氧胆酸钠(DOC)和非离子型...     

离子液体萃取阿魏酸和咖啡酸的性能研究

以1-甲基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐([C4mim][PF6])和1-甲基-3-己基咪唑六氟磷酸盐([C6mim][PF6])离子液体为萃取剂,采用紫外分光光度法研究了溶液pH值、温度、相比率及盐的种类和浓度对其萃取阿魏酸和咖啡酸效率的影响,考察了被萃取物的回收及离子液体的循环使用,探讨了两种离子液体替代传统有机溶剂阿魏酸和咖啡酸的可能性。实验结果表明:萃取温度和无机盐的种类及浓度对FA和CA萃取效率的影响较小;水相pH值对萃取效率有较大的影响,萃取FA适宜pH应小于3.67,萃取CA适宜pH应小于3.71;被萃取物浓度增大,萃取效率降低,而相体积比增大其萃取效率升高;两种离子液体对FA和CA的萃取效率[C4mim][PF6]大于[C6mim][PF6],同种离子液体对FA的萃取效率大于CA;在萃取相中的FA和CA可定量回收,且被萃取物中离子液体的残留[C6mim][PF6]小于[C4mim][PF6],离子液体可循环使用。     

氯化钾水溶液微观结构的分子动力学模拟研究

氯化钾水溶液不同于氯化钠的,其在低温下只能形成无水盐和冰.现有研究表明在氯化钠水溶液中不仅存在着水分子连续分布的区域与离子团簇,而且这二者的物质组成也与该溶液所形成晶体的分别对应.为了探寻其他溶液中是否存在此类对应关系,并考察溶液的微观结构,本文采用分子动力学方法对氯化钾水溶液进行了研究,表明了该溶液的一些性质.氯化钾水溶液中K⁺-K⁺和Cl^--Cl^-径向分布函数的特征具有一致性,峰的最大值所对应的位置都分别相同,明显不同于氯化钠水溶液的.系列时刻下瞬态图像内O到其最近离子距离中最大值的统计结果表明氯化钾水溶液中存在着一定大小的水分子连续分布的区域,其平均尺寸至少为2.26 nm;瞬态图像中K⁺与其最近邻Cl^-之间的距离主要分布在0.28 nm～0.38 nm之间,占比约为97.4%;溶液中存在着较大和较小两类离子团簇,较大团簇的平均尺寸为1.73nm,平均离子数是25.0,其内部的离子与周围离子之间具有与氯化钾晶体类似的结构;这些结果表明氯化钾水溶液中也...     

低能离子对酪氨酸溶液损伤作用的光谱研究初报

利用气体我放电产生低能离子,其在放电间隙的电场加速下撞击水溶液样品。了低能离子作用后酪氨酸溶液的紫外及红外吸收光谱的变化。结果表明,气体放电产生的离子对Ｔｙｒ造成了多种损伤。不仅使化学键断裂,分子解体,而且外来的活性离子会与溶液中的元素形成新的化学基团,妆在受损伤分子碎片上组成新的损伤物质,充分体现了低能离子与物质相互作用的“离子沉积”效应。     

Analysis of the composition and structure of aqueous media under excitation by lasers and light emitting diodes

We developed a method for detecting traces of foreign components in water and analyzing the microstructure of water. The method is based on studies of the characteristics of secondary emission arising in aqueous media under excitation by radiation of ultraviolet lasers and light emitting diodes. A new type of cuvette (capillary cuvettes) for studying the secondary emission in molecular media was elaborated. The cuvettes enable the study of aqueous solutions at small concentrations of the components; they enable one to recognize the type of molecular compound present in aqueous media, in view of the photoluminescence spectra.     

Cross‐coupling reactions using porous multipod Cu2O microcrystals as recoverable catalyst in aqueous media

Porous multipod Cu₂O microcrystals were found to be an efficient, highly recyclable and eco‐friendly catalyst for the cross‐coupling reactions of aryl halides and terminal alkynes with high yields in aqueous media. Noteworthy, the Cu₂O catalyst can be reused for several times without significant decrease in catalytic activity.