卡托普利插层锌铝水滑石的超分子结构、热稳定性及缓释性能研究

采用共沉淀及离子交换的方法将高血压类药物卡托普利(Cpl)插入到Zn/Al-NO3-LDHs层间,借助XRD、FTIR、UV-Vis、TG-DTA和ICP等手段对样品进行表征。结果表明,Cpl阴离子可取代层间的NO3-,组装得到晶体结构良好的Cpl-LDHs。XRD结果表明得到的Cpl-LDHs的层间距为1.955～2.053nm,并与根据PM3半经验分子轨道法优化计算得到的Cpl-三维尺寸进行比较,推测客体Cpl-是沿长轴方向与层板呈一定角度双层倾斜的方式交替排布于层间,与主体层板通过氢键与静电作用形成超分子结构;该超分子结构材料与卡托普利相比,其热稳定性及缓释性能得到较大提高;缓释实验数据符合Higuchi及Korsmeyer-Peppas扩散模型,说明本实验Cpl的释放很好的符合菲克扩散机理。

含Ce水滑石基复合氧化物对混合染料的光催化性能

将具有光催化活性的Ce O_2和锌锡水滑石进行复合,经焙烧得到光催化性能较高的Ce O_2/Zn O/Sn O_2复合氧化物。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见漫反射图谱(UV-Vis DRS)技术对样品的晶体结构、表面形貌和光学性能进行表征,并利用密度泛函理论(DFT)计算样品的态密度,分析其电子能态结构。以甲基橙(MO)和亚甲基蓝(MB)的混合溶液(C_(MO)∶C_(MB)=1∶1)模拟染料废水,研究Ce O_2含量和焙烧温度对复合氧化物光催化降解混合染料的影响。结果表明:随着Ce O_2含量和焙烧温度的增加,复合氧化物的结晶度及对MO和MB的光催化活性得到增强;同时,复合氧化物对混合染料中MO的降解率优于MB。其中Ce O_2含量为20%,焙烧温度为700℃时的复合氧化物表现出最佳的光催化性能,对混合染料中MO和MB的降解率分别达到96.7%和95.0%。结合实验结果和理论计算,推测了混合染料中MO和MB的降解路径。

Co/Mg/Al类水滑石对废水中Cr(VI)的吸附性能研究

采用共沉淀法合成CoMgAl-LDHs,并用XRD与IR表征其结构.测试了CoMgAl-LDHs的焙烧产物(CoMgAl-LDO)在模拟与实际含Cr(VI)废水中的吸附性能,并对影响其吸附性能的各因素(pH值、温度、吸附时间、初始浓度)进行探讨.研究结果表明,吸附的最佳实验条件为pH=6,温度为40℃,初始浓度为100 mg/L,吸附时间为60 min.在最佳实验条件下,CoMgAl-LDO对实际制革废水中Cr(VI)的饱和吸附量达15.7 mg/g,废水中残留Cr(VI)浓度为0.2 mg/L,低于工业废水排放的国家标准(0.5 mg/L).

In/Au(111)和Ir/Au(111)面上巴豆醛选择加氢的机理研究及比较

基于巴豆醛在M/Au(111)合金表面(M=In,Ir)垂直吸附的最稳定吸附结构,采用密度泛函理论对其不完全加氢的反应机理进行探究。从不同加氢机理下各基元反应的活化能、反应热计算以及构型变化分析中可知,巴豆醛在M/Au(111)面上均优先对距离合金表面较近的CO进行加氢,且以C为活性中心优先进行加氢为最优机理,其中第1步加氢反应的活化能较高,是该机理的控速步骤。反应物巴豆醛的O原子与合金的掺杂原子M形成较强的化学吸附,提高了M/Au(111)面对CO加氢的选择性。巴豆醛按最优机理加氢的基元反应中在In/Au(111)面上最高反应能垒为0.969 e V,比在Ir/Au(111)面的最高反应能垒1.332 e V低,因此认为In/Au合金对其不完全加氢有更好的催化活性。

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.

超分子结构姜黄素插层镁铝水滑石的组装、结构及缓释性能

以镁铝水滑石为主体,以中药提取物姜黄素为客体,由共沉淀法、离子交换法和焙烧复原法三种不同方法组装得到超分子结构复合材料——姜黄素插层镁铝水滑石.并用XRD,IR,HPLC等手段对该材料进行了表征.结果表明,共沉淀法和离子交换法成功组装得到两种不同结构的姜黄素插层产物,使材料的层间距扩大为0.82～1.36nm,层间客体姜黄素阴离子是以平行或者单层垂直的定位方向排列于层间的.考察了该材料在不同pH值的磷酸盐缓冲溶液中的缓释性能,其缓释历程为客体阴离子与介质中PO34-的离子交换过程.该研究指出了阴离子层状材料——水滑石在中药释释剂领域的应用潜力.

基于水滑石的Zn-Cr-Cu复合金属氧化物的制备及其对罗丹明B的光催化降解性能

采用共沉淀法一步组装获得席夫碱铜(Ⅱ)插层的Zn-Cr水滑石(ZnCr-SBCu-LDHs),再经500℃高温焙烧制得新颖的Zn-CrCu复合金属氧化物(ZnCr-SBCu-LDO)光催化材料。通过X射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射图谱(UV-Vis DRS)、扫描电子显微镜(SEM)、电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)对催化材料的结构和性质进行分析表征。以较难被水滑石吸附的阳离子型染料罗丹明B(RhB)作为模型,研究材料的光催化活性,考察材料用量、RhB溶液的初始pH值、温度以及H_2O_2初始浓度等对光催化活性的影响。结果发现:ZnCr-SBCu-LDO具有优异的光催化活性,在初始pH值为7.40、温度为25℃以及H_2O_2初始浓度10 mmol·L^(-1)的条件下,光照4 h后,1 g·L^(-1)的催化材料对5 mg·L^(-1)的RhB溶液的降解效率可达98.68%。此外,进一步对催化剂的再生能力进行了研究,并初步探讨了光催化降解的机理。

Au_(19)Pt团簇性质及对肉桂醛选择性加氢机理研究

基于第一性原理密度泛函理论(DFT)方法研究了Pt掺杂的Au_(19)Pt团簇的结构稳定性、热力学稳定性和反应活性.计算得出Au_(19)Pt-V团簇比Au_(19)Pt-S和Au_(19)Pt-E团簇的化学活性更强,而热力学稳定性更低.通过分析吸附能和电荷布居,讨论了肉桂醛(CAL)在3类Au_(19)Pt团簇上的9种吸附构型.计算结果表明,当CAL以C C双键平行吸附于Au_(19)Pt-V团簇的Pt原子上时,其吸附能最大,CAL向团簇转移电子数最多,吸附模型最稳定.在最稳定吸附模型基础上探究了CAL选择性加氢的3类反应(1,2-加成反应、3,4-加成反应和1,4-加成反应)的6条可能机理,通过基元反应的过渡态搜索,由反应热、反应能垒和构型的变化得到,CAL分子在Au_(19)Pt-V团簇上最有可能通过3,4-加成反应中的机理C进行,即活泼H原子优先与C3原子成键形成中间体MS3,另一个H原子与中间体加成形成C4—H键,再经过过渡态TS34而形成最终产物苯丙醛(HCAL).

巴豆醛在Au(111)面上的吸附及选择性加氢机理研究

采用密度泛函理论计算了巴豆醛4种构型的稳定性,并选取最优构型进一步研究了其Au(111)面上的吸附及选择性加氢机理.计算结果表明,具有E-(s)-trans构型的巴豆醛稳定性最高.当巴豆醛通过C O吸附于Au(111)面的顶位时,该构型吸附能最大,吸附模型最稳定;巴豆醛向Au(111)表面转移电子0.045e,且其p轨道与金属表面的d轨道发生较强相互作用,使得巴豆醛的键级减弱.此外,通过分析各基元反应的活化能、反应热以及构型变化可知,巴豆醛在Au(111)面上按照2,1-加成机理(部分加氢机理)生成巴豆醇的可能性最大,且降低温度有利于反应转化率的提高.

Au/Pd(111)双金属表面催化噻吩加氢脱硫的反应机理

采用密度泛函理论(DFT)计算了Pd(111)表面含有N(N=1-4)个Au原子数目时的表面形成能,选取最优构型进一步研究了噻吩在Au/Pd(111)双金属表面的吸附模式及加氢脱硫反应过程.结果表明:当Pd(111)表面含有1个Au原子时,其形成能最低.在Au/Pd(111)双金属表面噻吩初始吸附于Pd-Hcp-30°位时,其构型最稳定.在各加氢脱硫过程中,反应总体均放出热量.对于直接脱硫机理,其所需活化能较低,但脱硫产物较难控制;对于间接脱硫机理,反应最有可能按照顺式加氢方式进行,C―S键断裂开环时所需活化能最高,是反应的限速步骤.此外,与单一Au(111)面及Pd(111)面相比,Au/Pd(111)双金属表面限速步骤的反应能垒最低,表明AuPd双金属催化剂比Au、Pd单金属催化剂更有利于噻吩加氢脱硫反应的进行.

水滑石焙烧产物-镁铝复合氧化物表面性质的反相气相色谱研究

用共沉淀法制备的镁铝水滑石(Mg/Al物质的量比为3),经一定温度焙烧后,得到"笼"状结构的复合氧化物,并采用反相气相色谱法(IGC)对复合氧化物和混合氧化物(氧化镁和氧化铝)的表面性质进行了研究。实验测得一系列探针分子在复合氧化物和混合氧化物上的保留时间,可计算出其吸附热力学函数(吸附自由能(ΔG"),吸附焓(ΔH"),吸附熵(ΔS")),表面能色散组分(γSd)及复合氧化物的表面酸碱参数(KA,KD),并探讨了探针分子在复合氧化物上的吸附机理。结果表明,探针分子进入复合氧化物的"笼"状结构后,可以减小温度对探针分子吸附过程的影响。此外,计算出复合氧化物的表面酸碱参数KA=3.21及KD=21.02,定量地表明镁铝复合氧化物是一种两性偏碱的材料。

含Sn水滑石可见光催化降解对氯苯酚的研究

利用水滑石的优良结构特性,将具有光催化活性的Sn引入水滑石中得到光催化性能较高的含Sn水滑石材料,通过X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外可见漫反射图谱(UV-Vis DRS)和比表面积测量(BET)技术对样品的晶相、分子结构、光学性能和比表面积进行分析表征。以可见光催化降解对氯苯酚(4-CP)为模型,研究所合成样品的光催化活性。结果表明:在可见光照射下,水滑石骨架结构中含Sn的锌锡水滑石表现出更高的光催化活性,对4-CP的降解率达到92.4%(去除量34.6 mg/g)。并利用气相色谱(GC)和密度泛函理论(DFT)对4-CP的降解中间产物和反应路径进行了推测,发现光催化过程中的主要中间产物为对苯二酚和4-氯邻苯二酚。

In-Au(111)和Ir-Au(111)合金表面的性质及其对巴豆醛的吸附比较

采用密度泛函理论研究了M(M=In,Ir)原子修饰的M-Au(111)合金表面的稳定性,并选其最优模型探讨了合金表面的活性及其对巴豆醛的吸附。合金的几何构型、形成能和结合能等性质表明,In-Au(111)面的稳定性随In原子的间距增大而提高,Ir-Au(111)面的稳定性随Ir原子的间距增大而降低。对于巴豆醛在MAu(111)面上的吸附,当其通过C=O吸附于合金表面的TopM位时,吸附能最大,吸附构型最稳定。从巴豆醛的结构变化、态密度、差分电荷密度以及Mulliken电荷布居等分析可以看出,稳定吸附构型的巴豆醛分子形变较大,电荷转移明显。其中,位于-7.04 e V至费米能级处的p、d轨道杂化,对体系的吸附具有重要贡献。分析比较In-Au(111)面与Ir-Au(111)面,发现后者的配体效应更佳,不仅具有更高的稳定性和活性,而且对于巴豆醛具有更强的吸附力。此外,相比于改性前的Au(111)面,M原子的修饰明显提升了金属表面的稳定性及吸附能力。

ZnCr双金属层状材料对废水中酸性红14的吸附性能

采用共沉淀法制备性能优异的层状材料锌铬水滑石(ZnxCr-LDHs,x=2,3,4),并探究各种因素对吸附酸性红14(AR14)的影响。XRD、ICP、FTIR及BET表征结果表明:合成的ZnxCr-LDHs晶型良好且稳定,具备介孔结构。实验结果表明:最佳吸附剂为Zn3Cr-LDHs,比表面积为101 m2·g-1,对AR14的最大吸附容量为484.63 mg·g-1。同时,降低溶液p H值和提高溶液温度均可促进AR14的吸附。该吸附过程分别符合准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型。结合Materials Studio 5.5软件模拟,推测该吸附机理主要以表面吸附为主,-SO3-基团是反应点。

Cu/Co/Mg/Al四元类水滑石的合成、表征及热稳定性研究(英文)

采用共沉淀法合成了具有不同Cu/Co/Mg比例的Cu/Co/Mg/Al四元类水滑石(HTlcs)。对合成样品的结构用XRD,IR,ICP,TG-DTA进行表征分析,并与先期合成的二元类Mg/Al-HTlcs及三元类Co/Mg/Al-HTlcs进行结构差异的比较分析。XRD和IR结果表明,合成的样品均具有完整的水滑石结构且结晶度良好晶像单一,层间距由二元类(Mg/Al-HTlcs)的0.750nm扩大到四元类(Cu/Co/Mg/Al-HTlcs)的0.785nm。TG-DTA分析表明,合成样品的热分解过程均可分为2个阶段,其热分解温度由二元类(Mg/Al-HTlcs为250～390℃)到四元类(Cu/Co/Mg/Al-HTlcs的180～300℃)依次递减。

Cu-Pt-Au三元合金催化水煤气变换反应的密度泛函研究

利用密度泛函理论(DFT)研究了不同掺杂量的Cu-Pt-Au催化剂性质及水煤气变换反应(WGSR)在催化剂表面上的反应机理。首先对Cu-Au和Pt-Au二元催化剂的稳定性和电子活性进行研究,发现Pt-Au催化剂的协同效应较优,稳定性更优,结合能为77.15eV,d带中心为-3.18eV。当将Cu继续掺杂到Pt-Au合金中构成Cu-Pt-Au三元催化剂时,Cu3-Pt3-Au(111)结合能为77.99eV,且d带中心为-3.05eV,表明其具有较优的稳定性和电子活性。探讨了WGSR在Cu3-Pt3-Au(111)上的反应历程,氧化还原机理因CO氧化的能垒达到4.84eV而不易进行。CHO和COOH两个中间体为竞争关系,且形成CHO中间物时的能垒较小,因此,反应相对容易按照甲酸机理进行。

噻吩在M(111)(M=Pd,Pt,Au)表面的吸附(英文)

采用密度泛函理论(DFT),选取DMol3程序模块,对噻吩在M(111)(M=Pd,Pt,Au)表面上的吸附行为进行了探讨.通过对噻吩在不同底物金属上的吸附能、吸附构型、Mulliken电荷布居、差分电荷密度以及态密度的分析发现,噻吩在Pd(111)面上的吸附能最大,Pt(111)面次之,Au(111)面最小.吸附后,噻吩在Au(111)面上的构型几乎保持不变,最终通过S端倾斜吸附于top位;噻吩在Pd(111)及Pt(111)面上发生了折叠与变形,环中氢原子向上翘起,最终通过环平面平行吸附于hollow位.此外,噻吩环吸附后芳香性遭到了破坏,环中碳原子发生sp3杂化,同时电子逐渐由噻吩向M(111)面发生转移,M(111)面上的部分电子也反馈给了噻吩环中的空轨道,这种协同作用最终导致了噻吩分子稳定吸附于M(111)面.

酸性黄17在焙烧态Zn/Al水滑石上的吸附研究

研究了摩尔比为3：1的焙烧态水滑石（Zn/Al-LDO）对酸性黄17（AY17）的吸附。考察了AY17不同起始浓度C0、温度及p H值等因素对Zn/Al-LDO吸附AY17的影响,并探讨了吸附过程的动力学和热力学规律。实验结果表明：Zn/Al-LDO对AY17具有良好的去除效果,在25℃、p H=7条件下,0.5 g·L^-1的Zn/Al-LDO对C0=50~200 mg·L^-1的AY17去除率超过98%。动力学和热力学研究表明：Zn/Al-LDO对AY17的吸附过程均符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程,且是一个自发、放热的过程。由D–R等温吸附方程计算的吸附自由能E为0.1474~1.6667 k J·mol^-1,表明吸附过程为物理吸附。同时,该吸附过程符合准二级反应动力学模型。通过XRD、FT-IR及颗粒内扩散模型的实验数据进一步分析吸附机理,推断膜扩散和颗粒内扩散对Zn/Al-LDO吸附AY17起决定性作用。

金融支持湖南省罗霄山片区扶贫攻坚的建议

湖南省罗霄山片区位于罗霄山脉西南段及其与南岭连接地带，是国家新一轮扶贫攻坚规划确定的集中连片特困地区，受自然禀赋和资源要素等瓶颈制约和影响，其社会经济发展存在诸多困难和发展难题。

席夫碱钴改性CoCr-LDHs材料光催化降解亚甲基蓝研究

采用共沉淀法合成席夫碱钴(SBCo)插层钴铬水滑石(CoCr-LDHs)材料。通过X射线粉末衍射(XRD)、紫外–可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM-EDX)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积(BET)分析表征CoCr-LDHs以及CoCr/SBCo-LDHs材料的结构和性质。以H2O2作光催化助剂,考察了不同插层量、催化剂用量以及亚甲基蓝溶液的初始浓度对光催化活性的影响,并探究了光催化降解过程的动力学和主要的活性基团。实验结果表明:H2O2有助于提高水滑石材料的光催化性能,以氙灯模拟太阳光,20mg CoCr/SBCo0.5-LDHs和H2O2的协同作用对初始浓度为25 mg/L的亚甲基蓝降解率高达99%。亚甲基蓝的光降解过程符合准一级动力学模型,且起主要作用的活性基团为h+和·OH。