新型稀土H2tmtaa配合物的研究

合成了一个系列的稀土含氮大环配合物[Ln(tmtaa)(Htmtaa)·CH₂Cl₂ (Ln =Sm, Tb, Er and Yb)]，并通过红外光谱、质谱、分子吸收光谱和DSC对配合物进行了表征。配体tmtaa 和 Htmtaa中的八个氮原子与稀土离子配位，形成了一个夹心结构的配合物。X－射线光电子能谱研究结果表明tmtaa或Htmtaa中的四个氮原子具有相同的化学环境。因而，Htmtaa中的酸式氢不是直接与Htmtaa中任何一个氮原子结合，而是与四个氮原子共享。配合物的磁性测定结果与理论值完全一致。     

2-丙基-1H-4, 5-咪唑二酸构筑的混核锌-钕配位聚合物的合成、晶体结构及磁性质

通过水热方法,合成了一个杂金属的配位聚合物{[NdZn(H₂pimda)₃(Hpimda)(H₂O)₂]·H₂O}_n(1),(H₃pimda=2-丙基-1H-4,5-咪唑二酸),并对其结构和磁性质进行了研究。结构分析结果表明配合物1的晶体属于单斜晶系,P2₁/c空间群。配合物1是由配体2-丙基-1H-4,5-咪唑二酸连接而成的二维层状结构,该二维层通过氢键延伸为三维超分子结构。磁性研究表明,配合物1中相邻钕离子间存在着反铁磁相互作用。     

电沉积表面修饰对染料敏化太阳电池微观性能影响机理研究

为了改善染料敏化太阳电池内电子的传输复合过程, 研究者尝试不同方法制备或改性TiO₂薄膜. 对TiO₂薄膜进行后处理, 在其表面引入一层小颗粒层, 是一种有效的方法并被广泛研究. 通过对TiO₂薄膜不同时间的电沉积表面修饰, 细致研究了表面修饰后染料敏化太阳电池微观性能的变化机制. 采用阳极氧化法在TiCl₃水溶液中对TiO₂薄膜进行电沉积后处理, 将溶液pH值调至2.2, 装置的反应速率由恒电位仪控制. 不同沉积时间电池带边移动以及电子传输复合的动力学过程, 借助强度调制光电流谱(IMPS)/强度调制光电压谱(IMVS)和电化学阻抗谱(EIS)等探测技术表征. 研究表明, 电沉积在TiO₂薄膜表面引入了大量浅能级陷阱态, 以致电势较高时电容随沉积时间延长增加明显. 不同时间的电沉积表面修饰在TiO₂薄膜表面形成了新的小颗粒层并改善了TiO₂颗粒间接触, 在改善电子注入及收集过程的同时, 也有效抑制了内部电子复合. IMPS/IMVS结果表明, 电沉积对动力学过程改善的效果受光强影响明显, 弱光下作用更为突出. 此外, 电池开路电压主要受带边移动及内部复合变化影响, 随沉积时间延长, 表面电荷的增多使TiO₂薄膜带边逐渐正移, 有效改善了光电流却限制了开路电压的提升. 在适合的电沉积时间下, 电沉积表面修饰可以同时改善光电流和光电压.     

用于监控过氧化氮的近红外荧光探针的光物理性质及PET机理

含有机硒的七甲川菁染料是基于光诱导电子转移(PET)的近红外(IR)荧光探针, 能在生理条件下高灵敏、高选择性地监控过氧化氮. 本文应用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算方法研究其光物理性质和PET机理.结果表明, 在激发态, 荧光母体发生最高占有分子轨道(HOMO)到最低非占有分子轨道(LUMO)的电子跃迁, 识别基团上的HOMO轨道能级提高到荧光母体的单电子占据的HOMO轨道能级之上, 并向其转移一个电子, 使激发态电子回落过程受阻而导致荧光部分淬灭. 硒被氧化后, 识别基团上的HOMO轨道能级降低, PET过程被阻断, 荧光发射恢复. 研究进一步证明, PET效应来自于识别基团上苯胺N原子的p电子, 它的电子转移能力受到其对位苯硒基的氧化-还原状态的影响, 产生了荧光信号的“开-关”作用.     

扶手椅型二硫化钼纳米带的电子结构与边缘修饰

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法, 研究了扶手椅型二硫化钼纳米带的几何构型与电子结构, 发现其稳定性与电子性质敏感地依赖于边缘修饰. 随着边缘修饰的H原子数增加, 纳米带变得更加稳定, 并在间接带隙半导体、半金属和直接带隙半导体之间转变. 纳米带的能带结构和电子态密度显示, 其费米能级附近的能带主要由边缘态贡献. 当二硫化钼纳米带两边用不同数目的H原子修饰时, 纳米带同时具有由这两种修饰引起的边缘态并且两种边缘态的相互影响很小. 研究了三类纳米带带隙与宽度的关系, 对于每个原胞修饰0个或8个H原子的纳米带, 带隙随宽度以3为周期振荡变化; 而对于每个原胞修饰4个H原子的纳米带, 带隙振荡不再具有周期并且振荡幅度变小.     

Ru掺杂SnO2半导体固溶体的电子结构研究

运用基于密度泛函理论的第一性原理方法,建立了SnO₂以及不同比例Ru掺杂的SnO₂超胞模型,在对其进行几何优化后计算了Sn_1-xRu_xO₂(x=0,1/16,1/12,1/8,1/6,1/4,1/2)半导体的电子结构,并讨论了其晶格参数、电荷密度、能带结构和态密度(包括分态密度)等性质。结果表明,掺杂后,晶格参数随掺杂量的增加线性减小,与实验值的偏差在4%以内;掺杂后,在费米能级处可以提供更多的填充电子,使得电子跃迁至导带更容易,固溶体的导电性增强。为Sn_1-xRu_xO₂固溶体电极材料的发展和应用提供了理论基础。     

以3, 5-二甲基-1H-1, 2, 4-三氮唑及对苯二甲酸根构筑的三维锌配位聚合物的合成、晶体结构及荧光性质

水热法合成了1个新颖的锌配位聚合物{[Zn₃(Hdmtrz)₂(1,4-bdc)₃]·2H₂O}_n(1,Hdmtrz=3,5-二甲基-1-H-1,2,4-三氮唑,1,4-bdc=对苯二甲酸根),对其进行了红外光谱、元素分析、X射线粉末衍射和热重分析等表征,并用X-射线单晶衍射法测定了配合物的单晶结构。该配合物属三斜晶系,P1空间群,晶胞参数为a=0.91797(18)nm,b=0.9833(2)nm,c=1.0717(2)nm,α=100.81(3)°,β=102.589(3)°,γ=106.90(3)°,V=0.8418(3)nm³,Z=1。该化合物为三维框架结构,拓扑类型为pcuα-Po简单立方格子,Schläfli符号记为{4¹²·6³}。室温固态荧光测试显示,配合物在471nm(λ_max)具有强的荧光吸收。     

铕配合物共掺杂电致发光器件效率滚降的延缓

将Alq₃[tris(8-hydroxyquinoline)aluminium]和Eu(TTA)₃phen(TTA=thenoyltrifluoroacetone,phen=1,10-phenanthroline)共掺杂进入主体材料CBP(4,4’-N,N’-dicarbazole-biphenyl)中,我们制作并研究了一系列电致发光器件。经过优化Alq₃的掺杂浓度,在不改变色纯度的情况下,器件的效率滚降被大幅降低并获得了近乎加倍的最大亮度。发光层中的Alq₃分子不仅促进了电子的注入和传输,还延缓了空穴的传输。借助电致发光光谱,我们证实Alq₃分子作为阶梯加速空穴从CBP分子到Eu(TTA)₃phen分子的迁移,从而促进了电子和空穴在Eu(TTA)₃phen分子上的平衡。因此,我们认为器件的效率滚降受到抑制的原因有两点：一是复合区间的加宽,二是Eu(TTA)₃phen分子上空穴和电子的分布更加平衡。     

三价铑催化定位基辅助的芳烃和含杂原子张力环烯烃之间的多样化偶联反应

近几年来,三价铑催化剂被广泛应用于C-H键活化研究.利用这类催化剂独特的立体和配位性质,在相对温和条件下能够实现催化体系的底物多样性、高活性、高官能团兼容性等优点.虽然多种不饱和底物可以和芳烃经C-H活化机理发生偶联,但环氧四氢萘和环氮杂四氢萘作为张力活化的烯烃参与C-H活化的偶联反应尚未见报道.中国科学院大连化学物理研究所李兴伟课题组实现了环氮杂四氢萘在氧化剂存在条件下和2-苯基吡啶等芳环的氧化     

铝掺杂针铁矿的制备、表征及吸附氟的特性

水热条件下制备了针铁矿（Goe）和几种铝掺杂针铁矿（Goe-Al_0.1,Goe-Al_0.2和Goe-Al_0.4）,用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、氮气物理性吸附、酸碱滴定等手段对样品进行了表征,并研究了它们对氟离子的吸附特性。结果表明,随着铝掺杂量的增加,铝掺杂针铁矿的结晶度不断减弱、颗粒的长度不断减小。4种样品的微孔表面积、孔体积和表面分形度都表现为Goe < Goe-Al_0.1 < Goe-Al_0.2 < Goe-Al_0.4,而孔径分布表现为相反的顺序。Goe、Goe-Al_0.1、Goe-Al_0.2和Goe-Al_0.4的电荷零点（PZC）分别为8.2、8.3、8.5和8.7,pH=5.0时它们的表面电荷量分别为0.66、0.83、1.03和1.19 mmol·g^-1。准二级动力学模型适合描述4种样品对氟的吸附动力学过程,表明化学吸附是主要作用机制。一位Langmuir模型可较好的拟合等温吸附数据（R²为0.967~0.981）,二位Langmuir模型对等温吸附数据的拟合度更高（R²为0.982~0.995）,而Freundlich模型的拟合度较低（R²为0.877~0.912）。初始pH=5.0时,Goe、Goe-Al_0.1、Goe-Al_0.2和Goe-Al_0.4对氟的最大吸附容量分别为8.83、10.24、11.72和12.86 mg·g^-1。可见,铝掺杂针铁矿对土水环境中氟的吸附容量高于纯针铁矿。