二氟尼柳/水滑石插层组装结构、氢键及水合特性的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟二氟尼柳插层水滑石(DIF/LDHs)的超分子结构,研究复合材料主客体间形成的氢键以及水合膨胀特性.结果表明,当水分子总数与DIF分子总数之比Nw≤3时,层间距dc保持基本恒定,约1.80nm;当Nw≥4时,层间距逐渐增大,且符合dc=1.2611Nw+13.63线性方程.随着水分子个数增加,水合能ΔUH逐渐增大.当Nw≤16时,由于ΔUH<-41.84kJ·mol-1,LDHs-DIF可以持续吸收水,从而使材料层间距不断膨胀.但当Nw≥24时,ΔUH>-41.84kJ·mol-1,此时LDHs-DIF层间不能再进一步水合,因此LDHs-DIF在水环境中膨胀具有一定的限度.水滑石层间存在复杂的氢键网络.DIF/LDHs水合过程中,水分子首先同步与层板和阴离子构成氢键;当阴离子趋于饱和后,水分子继续与层板形成氢键,并逐步发生L-W型氢键取代L-A型氢键,驱使阴离子向层间中央移动,与层板发生隔离;最后水分子在水滑石羟基表面形成有序结构化水层.

包覆型氧化铁黄颜料微结构与耐热性能研究

氧化铁黄颜料因耐热性差而限制了在塑料加工和卷材涂料中的应用。本研究以氧化铁黄为前驱体,采用沉淀法合成氢氧化铝包覆氧化铁黄颜料,采用XRD、FT-IR、TG-DTA、SEM&EDS和TEM等方法表征包覆型铁黄颜料的结构,探讨了反应pH对复合材料微结构以及耐热性能的影响。结果表明,pH为4时,铁黄表面包覆层为无定型氢氧化铝;pH提高至6、8和10时,表面包覆层为晶态薄水铝石相。包覆后氧化铁黄颜料耐热性有了较大提升。特别在pH为8、10时,铁黄颜料240℃下耐热处理30 min后色差值较小,与表面包覆层形成的薄水铝石相密切相关。铁黄包覆前后,保持了原先的针状结构,未出现团聚;当pH为10时,包覆后铁黄颜料除针状结构外,还出现了较粗的晶态棒状物,可能与羟基氧化铝在反应过程中自身成核有关,解释了DTA图谱上246℃处出现的特殊吸热峰。本研究为耐温铁黄颜料开发提供了理论与实践指导。

缓冲溶液法合成镁铝水滑石及其Cr(Ⅵ)吸附性能

利用氨水-氯化铵体系在pH 9～10时具有缓冲能力的特点,以其作为沉淀剂成功合成了镁铝水滑石(Mg3Al-Cl-LDHs),采用XRD、FT-IR、TG-DTA等手段对材料结构进行表征,并测试了合成Mg3Al-Cl-LDHs样品对溶液中Cr(Ⅵ)的吸附性能。研究结果表明,缓冲溶液法制备的Mg3Al-Cl-LDHs材料晶相单一,晶面生长的有序程度较高,结晶度较好。晶胞参数a=0.3106 nm,c=2.367 nm,粒子尺寸约为36.44 nm。其热分解过程包括水滑石层间结构水脱除和层板羟基脱水、氯离子分解两个步骤。Mg3Al-Cl-LDHs对Cr(Ⅵ)的吸附主要发生在0～1 h内,随着时间的增长吸附量先增加后趋于平缓;温度对Cr(Ⅵ)吸附量影响不大,在常温下即可进行;随着pH值的减小,饱和吸附量先增大后减小,在pH 6时吸附效果较好;2价与3价竞争阴离子比1价阴离子对吸附性能的影响更大。在最佳吸附条件下,Mg3Al-Cl-LDHs对Cr(Ⅵ)的饱和吸附量可达58.73 mg/g,有望应用于实际Cr(Ⅵ)废水处理。

谷氨酸插层水滑石组装、包裹及缓释性能研究

采用共沉淀法和离子交换法实现了谷氨酸与Zn/Al水滑石的插层组装,并采用X射线粉末衍射、差热分析、红外光谱表征了谷氨酸插层水滑石的结构,并在模拟胃液和肠液中测试了复合材料中谷氨酸的缓释性能。结果表明,合成的水滑石前躯体(LDHs-NO3)结构规整、晶相单一,层间距为0.879 nm;2种方法合成的谷氨酸插层水滑石,其层间距分别增加到1.251 nm和1.334 nm,可以推测谷氨酸以垂直方式分布于水滑石层间。插层后水滑石样品在1588 cm-1和1346 cm-1处出现了谷氨酸中羧酸根的不对称伸缩振动和对称伸缩振动峰,也佐证了氨基酸插层成功。谷氨酸插层水滑石后,其热稳定性大大提高,热分解温度由230℃升高至397～434℃。与物理混合法相比,谷氨酸与水滑石复合后增加了谷氨酸的耐酸性,使其具有较好的缓释性能。谷氨酸释放曲线符合Bhaskar方程,表明微粒间的扩散作用是谷氨酸分子释放的限速步骤。LDHs-Glu经海藻酸钠包裹后,在模拟肠液中缓慢释放而在模拟胃液中不释放,起到了肠液定向释放的效果。

类水滑石主体层板与客体CO_3^(2-)、H_2O间的超分子作用

通过构建类水滑石双层计算模型,采用混合密度泛函B3LYP/6-31G(d)//B3LYP/3-21G方法计算类水滑石(LDHs-CO3-yH2O)的结构与能量,探讨LDHs限域空间中客体阴离子及水分子的分布形态以及主客体超分子作用.计算结果表明,客体阴离子与水分子以平行层板的方式存在于水滑石层间.主客体发生作用时,CO23-的HOMO轨道向层板的LUMO轨道转移电子.所形成的LDHs-CO3主客体作用要强于LDHs-F以及LDHs-Cl,与其离子交换性能相一致.水滑石去水结构(LDHs-CO3)水合过程,氢键作用较静电作用更占优势,并且layer-water型氢键要强于anion-water型氢键.此外,水合能计算表明LDHs水合具有一定的饱和量.

密度泛函理论研究DMSO溶剂中邻-二(吡咯-2-甲酰胺基)亚苯与卤素阴离子间的超分子作用

采用混合密度泛函B3LYP方法,在LANL2DZ水平上优化DMSO溶剂中邻-二(吡咯-2-甲酰胺基)亚苯(PFP)及其卤素阴离子复合物的几何构型,从几何结构参数、电荷布居、前线轨道、结合能以及热力学参数等角度探讨复合物形成过程中主体分子的构象变化以及主客体间的超分子作用.研究结果表明,邻-二(吡咯-2-甲酰胺基)亚苯识别卤素阴离子是一个自发过程.复合阴离子过程中,两者的前线轨道发生作用,电子容易从卤素阴离子的HOMO向主体分子的LUMO转移.在所形成的四种复合物PFP:X-(X-=F-,Cl-,Br-,I-)中,以PFP:F-最稳定,与文献报道邻-二(吡咯-2-甲酰胺基)亚苯识别卤素阴离子能力的实验结果相一致.设计合成含多个吡咯酰胺基团、并能形成合适"杯口"大小的主体化合物,将增强对卤素阴离子的识别能力.

ZnAl类水滑石吸附Cr(VI)性能研究

对影响ZnAl-LDO吸附Cr(VI)性能的各因素(溶液pH值、温度、搅拌和沉降时间、初始Cr(VI)浓度、Zn/Al比)进行探讨,并考察了材料再生后的吸附性能.研究结果表明,控制溶液pH值是提高ZnAl-LDO吸附Cr(VI)性能的关键点;在最佳吸附条件下,Zn2Al-LDO对Cr(VI)的饱和吸附量高达73.83mg/g;吸附材料可再生,循环使用3次,吸附性能无明显变化.

密度泛函理论研究间硝基苯基吡咯酰胺识别卤素阴离子

采用混合密度泛函B3LYP方法,在LANL2DZ水平上优化间硝基苯基吡咯酰胺(NPC)及其卤素阴离子复合物的几何构型,从几何结构参数、电荷布居、前线轨道、结合能以及热力学参数等角度探讨复合物形成过程中主体分子的构象变化以及主客体间的超分子作用.研究结果表明,吡咯酰胺主体分子识别卤素阴离子是一个自发过程.识别过程包括阴离子诱导下主体分子构象转变和“活性”构象与阴离子形成氢键两个步骤.计算表明主体分子复合阴离子过程中,两者的前线轨道发生作用,电子容易从卤素阴离子的HOMO向主体分子的LUMO转移.在所形成的四种复合物NPC-X-(X-=F-,Cl-,Br-,I-)中,以NPC-F-最稳定,与文献报道吡咯酰胺主体分子识别卤素阴离子能力的实验结果相一致.

镁锰水滑石氧化沉淀法制备及其热分解特性研究

采用氧化沉淀法制备了摩尔比为2∶1、3∶1、4∶1的3种镁锰水滑石,通过粉末X射线衍射、红外光谱和热重-差热分析等手段对合成的样品进行结构表征。研究结果表明,采用氧化沉淀法成功制得了不同摩尔比的镁锰水滑石,且所制得的水滑石结构完整、晶相单一。然后以合成的镁锰水滑石为前驱体,采用XRD表征研究了其在不同温度下热分解产物的物相变化规律。

武汉市休闲体育资源配置的现状与对策

以武汉市休闲体育资源配置为研究对象,采用问卷调查法等研究方法,对武汉市中心城区休闲体育资源的现状进行调查,在了解和掌握武汉市居民对休闲体育项目资源需求的基础上,找出武汉市休闲体育资源在配置上存在的问题,并提出优化资源配置的相关对策,旨在为武汉市休闲体育资源配置及发展提供决策依据。

晶体化学第二定律研究水滑石热稳定性与离子交换性能

水滑石层间阴离子热稳定性、离子交换性能等物化性质与LDHs材料主客体间以静电作用为主的超分子作用密切相关,但LDHs材料的晶格能计算目前仍相当困难。本文以层间阴离子作为负电荷基团、对应等电量氢氧化物层板作为正电荷基团,构建水滑石(LDHs)主客体静电作用模型。采用晶体化学第二定律,对LDHs材料晶格能进行理论计算,并与层间阴离子交换性能以及热稳定性等物化性质进行了比较。研究结果表明:改变层间阴离子种类,晶格能大小次序为Mg3Al-F-LDHs>Mg3Al-OH-LDHs>Mg3Al-Cl-LDHs>Mg3Al-Br-LDHs>Mg3Al-I-LDH,Mg3Al-CO3-LDHs>Mg3Al-CrO4-LDHs>Mg3Al-SO4-LDHs>Mg3Al-NO3-LDHs,与文献报道的LDHs层间阴离子交换性能相一致。改变层板金属离子比例,计算得到晶格能大小顺序为Mg2Al-CO3-LDHs>Mg3Al-CO3-LDHs>Mg4Al-CO3-LDHs,与层间碳酸根热稳定性相一致。改变层板金属离子种类,预测得到层间碳酸根热稳定顺序为:Mg3Al-CO3-LDHs>Cu3Al-CO3-LDHs>Ni3Al-CO3-LDHs>Zn3Al-CO3-LDHs-Co3Al-CO3-LDHs>Fe3Al-CO3-LDHs>Mn3Al-CO3-LDHs>Cd3Al-CO3-LDHs>Ca3Al-CO3-LDHs;Mg3Al-CO3-LDHs>Mg3Ni-CO3-LDHs-Mg3Co-CO3-LDHs-Mg3Fe-CO3-LDHs>Mg3Cr-CO3-LDHs。本文中对于LDHs材料晶格能的计算,为其热稳定性与离子交换性能的预测提供了理论依据。此外,LDHs材料的静电作用模型构建方法,对于其他层状主客体材料晶格能计算也有较高的参考价值。

材料化学专业全程化分层次实践教学体系的构建

基于应用型人才培养目标,阐述了一个以"2个大纲"、"2个计划"和"3个训练模块"为主体,以课堂教学、校内实验教学、校外实践教学和管理机制"4个平台"为支撑,以"五导工程"为抓手的材料化学专业全程化分层次实践教学体系的构建内容和实施方法。

现代体育彩票“产品化”趋势的理论分析

通过对我国体育彩票日趋明显的“产品化”趋势进行理论分析 ,揭示现代体育彩票与传统体育彩票的不同特点 ,并在剖析体育彩票市场状况的基础上探讨现代体育彩票的营销策略。

高校体育场馆有偿运营的思考

通过对湖北部分高校体育场馆有偿运营的调查,高校体育场馆由于其规模、功能等原因,利用率较低;社会主义市场经济体制的建立,为高校体育场馆进入市场提供了必要条件,如何运营高校体育场馆,提高体育场馆的利用率,文章就此进行了简要探讨。

普通大学生体育消费的现状分析

运用文献资料法、问卷调查法对武汉市部分高校大学生参与体育消费的现状进行了调查研究,认为普通大学生体育消费目的明显,体育消费动机是健康的;实物消费高于其它消费,消费水平较低,消费方式单一;影响体育消费的主要因素是消费价格太高、消费场地少和学习任务重。并针对引导大学生树立正确的体育消费观念,进一步深化“花钱买健康”的消费观念提出几点建议。

湖北省高等教育资源优化配置的思考

高等教育资源配置是否合理直接关系到高等教育资源的利用效率的高低和高等教育发展的规模和速度。湖北省高等教育资源在配置过程中普遍存在着浪费现象,要优化配置湖北省高等教育资源,建立以市场调节为基础的高等教育资源配置的运行机制,合理设置和规划湖北省高等教育层次结构,实现办学资源投资多元化渠道,从而实现湖北省高等教育资源的优化配置。

湖北省高校体育院系办学资源合理配置的思考

湖北省体育院系办学规模普遍较小 ,专业设置单一 ,特别是地市师范学院体育系 (科 )重复设置 ,资源浪费严重 ,办学效益较差。通过政府宏观调控 ,进行局部院系合并 ,统筹安排 ,使布局结构、办学层次更加合理 ;院系加强微观管理 ,充分挖掘现有资源的潜力 ,提高有限资源的利用率 ,建立多层次的办学和管理体制 ,使湖北省体育院系办学资源配置更加合理 ,并发挥最大效益。

湖北省体育院系办学资源配置的研究

从宏观的角度分析了湖北省体育高等教育办学资源的配置的现状和问题 ,提出了湖北省体育高等教育办学资源合理配置的相关对策。

诺氟沙星插层镁铝水滑石新型药物-无机复合材料的超分子结构、热稳定性和缓释性能

采用共沉淀和离子交换方法将抗生素类药物诺氟沙星(Nor)插入到Mg-Al-LDHs层间,制备了一种新型的药物-无机复合材料.借助XRD,FTIR,UV-Vis,TG-DTA和ICP等手段对样品进行了表征.结果表明,Nor-阴离子可取代层间的NO3-,组装得到晶体结构良好的Nor-LDHs.XRD表征得到Nor-LDHs的层间距为1·29～1·33nm,并与根据PM3半经验分子轨道法优化计算得到的Nor-三维尺寸进行比较,推测客体Nor-是沿短轴方向以单层垂直交替的方式排布于层间,与主体层板通过氢键与静电作用形成超分子结构;该超分子结构诺氟沙星-水滑石复合材料与诺氟沙星相比,其热稳定性、耐酸性及缓释性能均有大幅度提高,缓释实验数据符合Bhaskar方程和一级动力学方程模型.

二元类水滑石层板组成、结构与性能的理论研究

采用晶体学理论建立二元类水滑石(LDHs)微观结构模型与静电势能模型,将层板金属离子间距、层板电荷密度、层间阴离子间距等微观结构参数定量化,并将层间阴离子的静电势能表示成层板金属离子半径和物质的量之比、插层阴离子尺寸和电荷的函数。研究结果表明:LDHs层板金属离子间距应用离子紧密堆积来估算和孔径按阴离子平面六方点阵分布来计算是可行的;调变层板金属离子种类与物质的量之比影响层间阴离子的稳定性,势能计算值与文献报道的LDHs热稳定性次序一致。所以该模型可用于预测LDHs的微观结构参数以及热稳定性,为新型层状双羟基材料的定向合成提供思路。