不同取代基对联苯二酰亚胺基空穴传输材料光电性能的影响

本工作设计了四种以联苯二酰亚胺为核心的新型空穴传输材料(HTMs),并且分别研究了含H、OH、OMe和NH_(2)取代基对其性能的影响。基于密度泛函理论(DFT),讨论了所设计的分子的几何结构、前线分子轨道(FMOs)、HOMO-LUMO能级能隙、态密度(DOS)、绝对硬度、静电势(ESP)以及空穴传输速率。基于含时密度泛函理论(TD-DFT),讨论了空穴传输材料分子的吸收光谱、电荷密度差图(CDD)、热图、D指数、H指数、S_(r)指数、激子结合能(E_(coul))以及片段间的电子转移量。模拟计算结果表明:设计的HTMs的能级都与钙钛矿层(MAPbI_(3))的能级匹配,并且都具有较高的稳定性和空穴传输速率。根据溶解自由能的研究结表明:设计的分子均可溶于二氯甲烷溶剂中。所有的分子在200~400 nm之间有较为明显的吸收峰,不会与钙钛矿层在可见光区域发生光吸收竞争,并且光激发过程电子是从给体转移到受体;所设计的HTMs具有良好的电学性质、光学性质、空穴传输速率和稳定性,该研究为高效性能的空穴传输材料的设计提供了新的思路。

固体氧化物燃料电池铁基钙钛矿BaFe_(1-x)In_(x)O_(3-δ)阴极材料的电催化性能研究

研究了一种新型固体氧化物燃料电池阴极催化剂铁基钙钛矿氧化物BaFe_(1-x)In_(x)O_(3-δ),对材料的物相结构、热膨胀性能、氧还原反应动力学和电化学性能进行了系统的评估。其中,BaFe_(1-x)In_(x)O_(3-δ)(BFIn10)阴极表现出最优异的电极性能,700℃下电极的极化电阻为0.25Ω·cm^(2),当阴极过电位为32 mV时,BFIn10电极的电流密度为90 mA·cm^(-2)。通过比较不同温度和氧分压下电极的极化电阻,确定了BFIn10阴极上发生的氧还原反应主要包括离子从三相界面到CGO电极的转移过程和电荷的迁移过程。

黄酒挥发性风味香气成分保留时间的神经网络模型

黄酒含有多种活性成分,营养丰富,具有降低胆固醇、血糖、血压和防癌等较好的保健作用.对延安糜子黄酒和绍兴糯米黄酒挥发性风味香气成分的色谱保留时间,构建其神经网络方法的定量结构-保留关系预测模型,计算了延安糜子黄酒和绍兴糯米黄酒两种酒的挥发性风味香气成分的分子连接性指数(m X),选取其中的0X、2X、5Xc 3种结构参数,作为反向传播神经网络方法的输入节点层变量,延安糜子黄酒挥发性风味香气成分的气相色谱保留时间作为输出节点层变量,采用3-6-1的网络结构,构建的神经网络模型的总相关系数r达到0.9896,根据该预测模型进行计算得到的色谱保留时间(tr)的预测值与文献所列实验值两者的平均误差为1.132;根据相同方法选取分子连接性指数中的1X、3X、5X、4Xpc 4种参数,将这4种指数与绍兴糯米黄酒挥发性风味香气成分的色谱保留时间(tr)进行相关性研究,采用了4-3-1的神经网络网络结构,得到的预测模型总相关系数r达到0.9862,色谱保留时间(tr)的预测值与文献的实验值两者的平均误差为1.413.结果表明,碳原子数量及基团的连接方式是影响黄酒挥发性风味香气成分色谱保留时间的主要因素.

机器学习预测筛选MOF气体分离膜的研究进展

金属有机框架(MOFs)气体分离膜因其优异的分离性能在碳捕集、能源气体分离等领域得到广泛关注。尽管采用高通量分子模拟计算可以实现高性能MOF膜的筛选,但随着MOFs数量的激增,逐一计算MOF膜的气体分离性能需要消耗大量的计算资源,而基于机器学习方法可以快速进行MOF膜的性能预测与筛选,进而加速高性能MOF膜的设计制备流程.本综述系统介绍了机器学习预测筛选MOF膜的方法与流程,总结了当前的研究进展,分析了机器学习预测筛选MOF膜未来的方向与挑战.

噻吩催化裂化脱硫机理的量子化学分析

采用半经验AM1计算方法 ,利用静态理论对噻吩在分子筛催化剂上的催化裂化脱硫机理进行了量子化学计算研究 ,通过对噻吩分子和可能产生的中间正碳离子的量子化学计算 ,得到各中间反应所需的能量 ,从而判断噻吩催化裂化脱硫反应的趋势 ,证实了氢转移反应在催化裂化脱硫中所起的作用 .当噻吩处在催化裂化条件下 ,正碳离子反应活跃 ,易与烷烃裂化生成的α烯烃加成 ,进一步与烷烃发生氢转移饱和后裂化脱硫 .由于氢转移反应为放热反应 ,因而降低反应温度有利于噻吩催化裂化脱硫 .

蛋白质分子与固体表面相互作用的分子模拟

蛋白质分子和固体表面的相互作用在与生物有关的材料以及工程领域有着重要的影响.两者相互作用的复杂性使得单纯依靠实验无法得到完整的信息.利用分子模拟,从分子尺度上对蛋白质和固体表面的相互作用进行研究,有助于更清楚地了解决定蛋白质在固体表面行为的原因.本文综述了蛋白质与固体表面相互作用的分子模拟研究,主要介绍有关蛋白质模型的选择、表面对蛋白质吸附能力的机理以及蛋白质在吸附表面的取向和构型变化的研究现状和成果.

分子模拟在聚合物膜研究中的应用

简要回顾了近15年来分子模拟在各种聚合物膜研究中的应用,分析了它为宏观实验现象提供的新解释以及给聚合物膜的改性和设计研究工作带来的新思路,同时也对当前计算条件下模拟中存在的问题进行了探讨。

噻吩及其衍生物裂化脱硫反应比较

采用半经验的AM1量子化学计算方法和静态理论 ,分别考察了噻吩、 3 甲基噻吩和 2 ,5 二甲基噻吩分子结构特性的不同 ,从偶极矩、各自垂直于芳香环平面的二维电势能分布曲线和整个分子周围三维电势能分布情况等方面分析了它们在分子筛催化剂表面吸附速度的快慢和生成正碳离子稳定性的高低 ,进一步比较了噻吩及其衍生物所生成的正碳离子进一步反应的能量变化 ,从而可判断噻吩及其衍生物裂化脱硫速度的快慢 ,噻吩及其衍生物裂化脱硫的速度由大到小分别为 :2 ,5 二甲基噻吩、 3 甲基噻吩、噻吩。这与在实验室固定床微反装置上以噻吩、 3 甲基噻吩和 2 ,5 二甲基噻吩为模型化合物进行实验所得到的结果是一致的。

分子模拟方法在渗透汽化膜研究中的应用进展

综述了分子模拟在渗透汽化无机膜、聚合物膜及有机-无机复合膜研究中的应用。分析了对宏观实验现象提供的微观解释。探讨了模拟研究中存在的问题,并对分子模拟在渗透汽化膜研究中的前景进行了展望。

CaZr_(1-x)In_xO_(3-α)(x=0,0.05,0.10,0.15)质子导体的电学性能

采用固相反应法在1400℃合成了CaZr1-xInxO3-α(x=0,0.05,0.10,0.15)陶瓷粉体,在空气中1550℃,10 h对材料进行二次烧结.XRD物相分析结果确定合成后的样品中有CaZrO3和微量CaIn2O4存在.实验在600～850℃含水氩气中测量了样品的交流阻抗谱,计算出其电导率随温度变化的规律和电导激活能.在800℃时,CaZr1-xInxO3-α的电导率分别为4.64×10-7 S/cm(x=0)、3.06×10-4 S/cm(x=0.05)、3.89×10-4 S/cm(x=0.10)、3.93×10-4 S/cm(x=0.15).研究结果表明:对CaZrO3掺In能显著提高材料的电导率,降低电导激活能,掺杂量x>0.1时,电导率增加变缓,并且电导率随温度的升高而增大.研究得到CaZr1-xInxO3-α的电导率与掺杂量的关系式.

pH值对阳极电沉积Mn-Mo氧化物结构与性能的影响

通过热力学计算修正的MnSO_4-SO_4^(2-)-H_2O镀液体系平衡电势E0-pH图,明确了363K和Mn^(2+)浓度0.2mol·dm-3时MnO_2物相结构材料阳极电沉积有效pH值范围,通过对氧化物结构表征及电化学性能测试获得了pH值的影响规律。结果表明:pH值在0.33~3.4时,随着pH值增大,有利于MnO_2物相结构Mn-Mo氧化物的有效析出,但pH值增大虽可提高阳极电沉积效率,却造成镀层质量变差,电催化性能明显劣化,镀液pH=0.5时获得的Mn-Mo氧化物具有优异的镀层质量和高的电催化性能。原因分析表明,该现象主要与氧化物制备过程中析氧反应的竞争密切相关:pH值较小时,竞争析氧反应造成固液界面搅动,抑制氧化物枝晶生长,同时使扩散层减薄,促进氧化物在电极微观表面各处更多形核,细化晶粒,从而提高氧化物的电催化性能。

托卡马克等离子体内部输运垒触发机制的数值模拟和并行效率

对托卡马克等离子体内部输运垒触发机制的动力学特征进行了数值模拟,通过区域分解法实现了数值模拟程序并行化,并行效率随计算机规模的增加而提高,结果与理论分析相吻合.并行模拟程序也适合MHD非线性撕裂模的数值求解.

胺类化合物的离子性指数、极化效应指数与其^(13)C NMR谱化学位移关系

通过对39种脂肪胺化合物中142个碳原子的13C NMR谱与其部分结构参数关系的研究,发现各个碳原子的13C NMR谱化学位移与离子性指数(INI)、极化效应指数(PEI)、立体效应(α,β,γ)的关系可表示为:δc=175.22+1.70(∑PEI)-16.07(INI)-5.47α+4.00β-3.62γ。此式不仅在一定程度上阐明了脂肪胺化合物13C NMR谱化学位移与其分子结构信息之间的关系,同时也提供了一种计算脂肪胺化合物13C NMR谱化学位移的新方法。

食用植物油中脂肪酸QSRR的研究

将食用植物油中的脂肪酸转化为相应的脂肪酸甲酯,并采用立体结构参数Steric and Electronic Descriptors(SEDs)表征其分子结构,然后运用多元线性回归(MLR)方法,建立了预测食用植物油中脂肪酸(甲酯)的定量结构-色谱保留相关(QSRR)模型,同时采用内部及外部双重验证的方法对所建模型的稳定性能和预测能力进行了分析和验证。建模计算值、留一法(LOO)交互检验(CV)预测值和外部样本预测值的相关系数R、R LOO、Q2ext分别为0.9990、0.9970、0.9860。结果表明,SEDs参数能较好地表征食用植物油中的脂肪酸甲酯分子的结构信息,所建立的QSRR模型具有良好的稳定性和预测能力,为间接分析鉴定食用植物油中脂肪酸提供了一种方便有效的新途径。

NaCl溶液中纤连蛋白在TiO_2表面吸附的动力学模拟

对NaCl水溶液环境中,纤连蛋白(FNIII10)分子在金红石型TiO2(110)表面的吸附行为进行了分子动力学模拟.根据模拟溶液各成分与TiO2表面原子之间的径向分布函数、离子在水溶液中的扩散系数及FNIII10和离子的吸附构象等相关参数发现,分布于TiO2表面的稳定双层水分子是固液界面的主要特征,FNIII10分子通过天冬氨酸残基侧链末端的羧基基团(COO-)同表面Ti原子之间的强相互作用,结合赖氨酸残基侧链及位于FNIII10始端的精氨酸残基N端的氨基基团(NH3+)与表面桥氧原子之间的氢键作用,牢固地吸附在TiO2表面.溶液中吸附在TiO2表面的Na+可与羧基氧原子配合形成稳定的吸附构型,而分布在第二水层外侧的Cl-对纤连蛋白分子在TiO2(110)表面的吸附点位基本无影响.

有机蒸气/氮气混合物透过炭膜的非平衡分子动力学模拟

基于考虑渗透过程中外加力场影响的非平衡分子动力学方法,建立了计算有机蒸气/氮气混合物透过多孔C膜的渗透系数和分离因子的方案;并对甲烷/氮气(CH4/N2)和丙酮/氮气(CH3COCH3/N2)两种混合物透过炭膜的渗透过程进行计算。主要讨论了计算模型的建立和计算方法的选择。计算出的渗透系数和分离因子与文献中的计算结果或实验结果具有可比性,CH4/N2混合物透过0.75nm炭膜的分离机理为偏离Knudsen扩散、伴有表面扩散产生,分离因子为1.836;丙酮/N2混合物透过4.42nm炭膜的分离机理为毛细管冷凝,分离因子为44.46。炭膜可有效地用于回收丙酮。

喹唑啉衍生物抗癌活性的比较分子力场研究

运用比较分子力场分析(CoMFA)方法,建立了16种标题化合物对鼠白血病抗癌活性的三维构效模型(3D-QSAR)。在CoMFA研究中,考察了网格结构、步长及探针原子等因素对统计结果的影响。该模型显示立体场、静电场对生物活性贡献依次为61.5%、38.5%,其中立体场是造成这些化合物抗肿瘤活性差异的主要因素。此3D-QSAR模型的交叉验证系数(q2)为0.320,非交互验证系数(R2)为0.992。所建的3D-QSAR模型及其三维等值线图可用于指导新型抗肿瘤喹唑啉衍生物的设计与结构优化。

不同类型的革兰氏阴性菌分泌系统蛋白分类研究

革兰氏阴性菌细胞中至少存在八种分泌系统,而每种分泌系统分别由一系列具有特定结构与功能的蛋白质组成。因此,对不同类型的细菌分泌系统蛋白进行深入研究,不仅有助于理解对应的蛋白质分泌机制,对于疾病的诊断与治疗及新药研发也具有重要意义。以氨基酸组成和位置特异性得分矩阵为替代模型,本文构建了一个基于支持向量机构的多元分类器以快速区分不同类型的革兰氏阴性菌分泌系统蛋白。实验结果表明,本方法对I、II及V型分泌系统蛋白具有较好的预测性能。

白芨多糖Mark-Houwink方程的建立

自制了系列分子量规格的白芨多糖对照品(BT01～05),采用凝胶渗透色谱示差/多角激光光散射(GPC-RI/MALLS)技术测得其分子量,粘度法测得以水为溶剂、25℃条件下的特性粘数,建立白芨多糖的Mark-Houwink方程为[η]=7×10-4M1.10.

一类奇异复本征方程组的数值计算

利用基本解矩阵法数值求解一类带有奇异点的复本征方程组,并对奇异点的消除和复本征值的确定及数值不稳定性等问题进行了讨论,编制了求解程序代码,并应用于离子温度梯度(ITG模或iη模)驱动不稳定性研究的数值模拟.实例计算表明,数值结果与理论分析完全吻合.