大概念统领下的高中化学微项目教学设计——以“碳中和”背景下的“二氧化碳制甲烷”教学设计为例

本文以“碳中和”为背景,从文献中提取素材,并与苏教版高中化学选择性必修1中的相关内容结合,在“化学反应有一定的限度、速率,是可以调控的”等学科大概念的统领下,进行二氧化碳转化为甲烷的微项目教学设计。教学融入课程思政元素,培养学生的社会责任感、民族自信和创新精神,为大概念教学提供借鉴课例。

2,5-取代基-3,4-C_(60)吡咯衍生物的电子光谱和非线性光学性质规律的理论研究

利用量子化学半经验 AM1及 ZINDO方法研究了 2 ,5 -取代基 -3 ,4-C6 0 吡咯衍生物的结构规律和光谱性质 .以全自由度优化几何构型为基础 ,计算了化合物的电子光谱 .几种化合物在 40 0 nm以上均产生非 C6 0特征吸收 ,结果与实验值一致 ,并对电子跃迁进行了指认 ,分析了光谱红移的原因 .同时用 INDO/ CI-SOS方法计算了它们的二阶非线性光学系数 ,其 βμ 值在 -3 0 .1 4× 1 0 - 30～ -65 .49× 1 0 - 30

含氯不对称配体8-羟基喹啉铝配合物电子和光谱性质的TDDFT研究

以含时密度泛函理论(TDDFT)B3LYP方法通过电子结构计算研究了含氯不对称配体8-羟基喹啉铝配合物AlQ(ClQ)_2的吸收和发射光谱性质.计算表明,第一激发态与基态结构变化主要集中在单一含氯配体中,与mer-AlQ_3相比,前线占有轨道离域程度变大而未占据轨道则定域化程度提高.最大吸收主要来自配体内电荷转移跃迁,电荷从苯酚环和氯向含氮的吡啶环跃迁.电子陷入态计算表明,抽取电子能量比AlQ_3相应值略大,与实验结果一致.

有机场效应材料氟化噻吩并四硫富瓦烯衍生物的电荷传输性质

噻吩并四硫富瓦烯(TTF)衍生物在有机场效应材料方面有较大的应用前景.应用密度泛函理论B3LYP泛函在6-31G(d,p)基组水平上计算了系列氟取代扩展噻吩并四硫富瓦烯衍生物(c2FT、t2FT及4FT)的轨道能级、电离能(IP)、电子亲和势(EA)和重组能(λ).在此基础上,进一步计算二聚体的迁移率,评估了载流子传输能力,并讨论取代位置和堆积方式对电荷传输性质的影响.计算结果表明,氟取代位置对二噻吩并四硫富瓦烯(DT-TTF)衍生物迁移率及电荷传输性质的影响较小,却有效降低了给电子能力.计算结果对设计和合成高效稳定的光电功能材料具有指导意义.

对物质溶解吸热的再探究

认知溶解吸热的途径有两种,分别是读温度计示数和用手触摸器壁,用温度传感器分别模拟这两种认知途径,将客体(传感器)主体化,并从宏观、微观、符号、曲线四重表征模式探究两种认知方式的差异,并具体分析了吸热过程能量变化,给初高中讲解本部分内容提供了建议。

C_(62)及其吡啶衍生物结构与电子光谱的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法,在TZP基组水平下计算C62及其吡啶衍生物几何与电子结构,在全优化构型基础上,采用TD-DFT方法对其低激发态进行计算,预测其电子吸收光谱.结果表明,四种异构体的电子光谱中,特征吸收来自C62内部的跃迁贡献,也包括取代基到C62的电子转移.取代基中N原子位置对490nm左右吸收带的强度有影响,两种顺式结构表现较为明显,而两种反式结构衍生物光谱特征基本相同.

马鞭草烯酮衍生物电子结构与电子光谱的量子化学研究

利用量子化学半经验AM1及INDO/SCI方法研究了双氰基马鞭草烯酮衍生物的电子结构和光谱性质.以全自由度优化几何结构为基础,计算了各化合物的电子光谱.计算结果表明,不同取代基的引入对体系的电子结构和电子光谱等都有一定的影响,空间结构对光谱影响较大,所讨论体系在可见波段都具有较好的透明性.

苯乙烯基噻吩D-π-A分子的二阶非线性光学性质的理论研究

以量子化学半经验AM1方法在优化几何结构的基础上,采用INDO/SOS方法,对几种三氰乙烯基为拉电子基团、苯乙烯基噻吩为共轭桥D π A型分子电子结构、光谱和非线性光学系数进行了计算.结果表明,噻吩环可以极大地提高分子的二阶非线性光学系数.同时探讨了分子电子结构对电子光谱及非线性光学性质影响的微观本质.

以MB_6O_(10)为基质发光材料的研究

总结了近年来有关采取高温固相方法合成的以MB6O1 0 为基质 (M =Mg、Ca、Sr、Ba、Cd、Zn)、由Pb2 +、Sn2 +、Mn2 +、Bi3+、Ce3+、Tb3+、Eu2 +、Sm2 +、Dy3+等离子掺杂的发光材料 ,并讨论了在空气条件下合成MB6O1 0

二氰基三维苯多烯共轭化合物电子光谱及非线性光学性质的INDO/SOS研究

以量子化学半经验AM1方法优化几何构型为基础,应用INDO/CI方法对几种D-π-A型二氰基三维苯多烯及其脂环化合物的垂直跃迁能进行了计算,同时应用完全态求和(SOS)公式计算了二阶非线性光学(NLO)系数β.讨论了体系的共轭性、烯链链长变化及烯链脂环化对共轭体系结构和电子光谱的影响.结果表明:随着共轭链长度增加共轭程度增大,体系β值增大,λmax红移;烯链的脂环化使β值变小,而λmax蓝移.

三氰呋喃苯多烯共轭化合物电子结构对电子光谱及二阶非线性光学性质的影响

以量子化学半经验AM1方法优化几何构型为基础,应用INDO/CI方法对几种具有三维结构的三氰呋喃苯多烯及其脂环化化合物进行电子光谱计算,同时应用完全态求和(SOS)公式计算二阶非线性光学(NLO)系数β.探讨了共轭烯链的长度变化及脂环化对共轭体系电子光谱和β的影响.结果表明,随着共轭链长度增加共轭程度越高,体系β值增大,而λmax红移;烯链的脂环化使β值变小,而λmax变化不大,多烯的脂环化对体系的电子光谱和NLO性质影响不大.

8-羟基喹啉铍及其衍生物电子光谱性质的含时密度泛函理论研究

运用密度泛函理论 (DFT) B3 LYP方法和 ab initio HF单激发组态相互作用 (CIS)法分别优化了有机金属配合物 8-羟基喹啉铍 (Be Q2 )及其 3种衍生物分子的基态及最低激发单重态几何结构 .系统分析了分子结构、前线分子轨道特征和能级分布规律以探索电子跃迁机理 .应用含时密度泛函理论 (TD-DFT)计算分子的电子光谱 ,揭示了 Be Q2 及其衍生物的发光源于配体中 π→ π*电子跃迁 ,指出通过配体修饰可以有效地影响配合物前线分子轨道分布 ,调整发光波段 。

二维电荷转移型水杨醛缩乙二胺类双席夫碱及其Zn(Ⅱ)配合物的电子光谱及非线性光学性质的DFT理论研究

用密度泛函理论 ( DFT) B3 LYP方法 ,在 6-3 1 G( d)基组水平上优化水杨醛缩乙二胺类双席夫碱化合物及其 Zn( )配合物的几何结构 .在稳定构型基础上 ,引入外电场 ,运用有限场 ( FF)方法 ,计算标题化合物体系的非线性光学 ( NLO)系数 ,并与其独立的对称分子片结构进行比较 .同时用含时密度泛函理论 ( TD-DFT)计算各体系的电子光谱 .结果表明 ,两个单席夫碱分子片结合为双席夫碱时 ,二阶及三阶 NLO系数明显增大 ,且 γ比 β显著 .双键桥连 Zn配合物 1 a的 β,γ值均小于相应配体 ,而单键桥连 Zn配合物 2 a的 β和γ值大于相应配体 ,说明金属 Zn在完全共轭和局域共轭体系中所起的作用不同 .

共轭CN与非共轭CF_3吸电子取代基对PPV类衍生物分子结构及光电性质的影响

运用密度泛函DFTB3LYP/6 3 1G(d)方法对CN和CF3 吸电子基团取代的PPV类衍生物的三聚体进行了几何构型优化 ,并采用含时密度泛函TD DFTB3LYP/6 3 1G(d)方法计算了其相应化合物的紫外吸收光谱 .通过对CN和CF3 取代的PPV类衍生物的分子几何结构、前线分子轨道能级、电子云分布规律的分析 ,从理论上解释了共轭CN与非共轭CF3 吸电子取代基对其光谱性质影响的差异 :前者使相应PPV类衍生物的吸收光谱发生红移 ,后者则发生蓝移 .计算结果还表明用TD DFT方法计算该体系的紫外吸收光谱值与实验数据吻合得很好 ;另外引入CN和CF3 基团之后 ,使其相应的PPV衍生物的LUMO能级降低 ,电子亲合势增加 。

含1,3-方酸苯螺旋共轭分子的设计及其电子光谱和非线性光学性质的理论研究

以量子化学半经验方法 PM3优化构型为基础 ,利用 INDO/ CI方法研究了嵌入 1 ,3-方酸的苯螺旋共轭分子的电子光谱 ,同时利用 INDO/ CI-SOS程序计算了它们的二阶非线性光学系数 βijk和 βμ 值 ,从而探索分子结构与电子光谱及非线性光学性质的关系 .理论计算结果表明 :在苯螺旋共轭分子中适当地嵌入方酸后 ,其二阶非线性光学系数增大 .与苯螺旋共轭分子和 1 ,3-方酸的比较表明 ,方酸环处于左端的体系有很好的二阶非线性光学性质 。

巴比妥酸苯胺取代衍生物二阶非线性光学性质和电子光谱的INDO/CI研究

利用量子化学密度泛函理论 (DFT)B3LYP方法 ,在 6 3 1G 基组下对巴比妥酸苯胺取代衍生物体系BA1～BA5进行几何结构优化 .以优化后的构型为基础 ,应用INDO/CI方法进行电子光谱计算 ,并结合实验数据进行了分析 .同时应用完全态求和 (SOS)公式计算二阶非线性光学 (NLO)系数 βμ.设计的系列体系中 βμ 最大值可达到 65 .47× 10 -3 0 esu .进一步探讨了体系的共轭性和烷基取代基链的长度对二者的影响 ,结果表明 ,体系的共轭程度越高 ,烷基取代基的链长度越长 ,体系 βμ值越大 。

给/吸电子基团取代对PPV类电致发光聚合物光电特性的影响

用量子化学的 AM1和 EHMACC/CO方法计算 PPV,MEH-PPV和 CN-PPV的电子和能带结构 ,讨论了烷氧基 (— OR)和氰基 (— CN)侧基取代对 PPV类电致发光聚合物光电特性的影响 .计算结果表明 :给电子基团 (—OR)取代使聚合物的 HOCO(最高占据晶体轨道 )能级升高 ,电离势减小 ,而吸电子基团 (— CN)取代使 LUCO(最低未占据晶体轨道 )能级降低 ,电子亲和势增大 ,两者都使聚合物能隙降低 ,同时使聚合物的导电类型由 PPV的 p型转变成 CN-PPV的 n和 p兼容型 .该结果解释了 MEH-PPV和 CN-PPV光谱的红移及 CN-PPV高的电致发光效率 ,为设计新型高效的 PPV类电致发光聚合物提供了理论基础 .

顺、反式结构对MPV异构体的分子构型和吸收光谱的影响

采用量子化学B3LYP/6-31G 方法,分别优化、计算了MPV三种异构体的几何和电子结构.结果表明,在异构体中反式结构为平面构型,顺式结构为非平面构型,反式结构增加可使异构体的UV最大吸收峰有规则红移.解释了实验现象,并对烷氧基取代聚对苯乙炔中的顺、反异构及其对相关性质的影响进行了有益的讨论.

Zn_4B_6O_(13)∶Ce^(3+),Tb^(3+)的合成与发光

高温固相扩散方法首次合成了Zn4 B6 O1 3:Ce3+ ,Tb3+ 光致发光材料。通过XRD分析获得晶胞参数 :a =0 7472nm ,V =0 .4172nm3,为立方晶系。研究Ce3+ 和Ce3+ ,Tb3+ 在Zn4 B6 O1 3中的激发和发射光谱 ,发现Ce3+ 在Zn4 B6 O1 3中的激发和发射带比Ce3+ 在其他基质中红移2 3 8～ 4.94KK ,Ce3+ 的发射带与Tb3+ 的 7F6 → 5G2 ,5D1 ,5H7吸收带有很好的重叠 ,使Ce3+ 对Tb3+ 有良好的敏化作用。Ce3+ ,Tb3+ 在基质中的能量传递机理为 :Ce3+ →Ce3+ 和Ce3+ →Tb3+ 之间的偶极子—偶极子的电多级相互作用的共振传递机理。色坐标为 :x =0 2 81,y =0 .619。SEM摄取产物的晶貌 ,颗粒均匀 ,平均粒度为 0 .2 3 μm ,接近纳米级。

2-(4,5-二硫甲基-1,3-二硫环戊烯基)-3,4-富勒吡咯烷的合成表征及电子光谱的INDO/S研究

通过亚胺叶立德与C60 发生 1,3 偶极环加成反应的方法 ,合成了一种新的具有分子内给 受体系的C60吡咯烷衍生物 2 (4 ,5 二硫甲基 1,3 二硫环戊烯基 ) 3,4 富勒吡咯烷 (C66H9NS4) ,以红外、元素分析、核磁共振氢谱、紫外进行了表征 .运用Gaussian98量子化学程序包 ,利用密度泛函的方法对分子的几何构型进行了优化 ,在优化的基础上 ,应用INDO/S的方法计算了化合物的电子光谱 ,计算结果表明 ,C66H9NS4的光谱吸收在 4 38.9nm ,与实验值 4 31.