基于激光诱导荧光法诊断大气压低温等离子体射流中OH自由基和O原子的时空分布

由于传统辐射光谱法无法对大气压低温等离子体射流中OH自由基和O原子进行定量检测,本文利用自主研制的纳秒脉冲激励针筒型等离子体射流装置,基于单光子和双光子激光诱导荧光法分别对OH自由基和O原子的时空分布进行诊断。结果发现,OH自由基和O原子的寿命时间分别为1ms和3ms,远大于脉冲放电持续时间;采用拟合衰减曲线法,得到OH自由基的绝对密度为1012~1013cm-3;发现离喷嘴口越远,OH自由基和O原子密度越低。然而,即使距离喷嘴口数cm的地方,仍然存在大量的OH自由基和O原子;OH自由基和O原子的密度随激励频率和脉冲电压幅值的增加而升高,随H_2O含量和O_2含量的升高而出现先增大后减小的趋势。其中,当氦气中H_2O含量为0.012%时,OH自由基密度达到最大值。当氦气中O2含量为0.5%时,O原子密度达到最大值。本文研究为调控和优化低温等离子体射流中OH自由基和O原子密度提供重要科学依据。

基于H原子和O原子代谢的葡萄糖有氧氧化解析

通过解析葡萄糖有氧氧化偶联电子传递链合成ATP过程中的物质代谢与能量代谢,特别是基于H原子和O原子的来源与去路的全面追踪,明晰了葡萄糖有氧氧化途径不仅仅只是葡萄糖分子彻底分解代谢为CO2和H2O并合成ATP,还有葡萄糖和O2以外的物质(如Pi、Pi+GDP和H2O等)提供H原子和O原子参与合成ATP和脱羧生成CO2。

金属Zr中O原子扩散的第一性原理研究

由于锆合金在冷却剂缺失事故中的行为与O在锆合金中的性质密切相关,采用第一性原理计算方法研究了O原子在金属Zr中的基本热力学稳定性和扩散性质。研究表明:O原子在hcp-Zr超胞中的八面体间隙、四面体间隙以及空位这3种位置的占位中以八面体间隙位最稳定;空位的存在会提高间隙O原子的稳定性,O原子处于空位的第三近邻位置时比第一和第二近邻位置更稳定;O原子在八面体间隙位之间扩散与在四面体间隙位之间扩散的难易程度接近。

扭转形变对石墨烯吸附O原子电学和光学性质影响的电子理论研究

基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了扭转形变对石墨烯吸附O体系结构稳定性、电子结构和光学性质,包括吸附能、带隙、吸收系数及反射率的影响.研究发现,吸附O原子后,距O原子最近的C原子被拔起,导致石墨烯平面发生扭曲.吸附能计算表明,扭转形变使石墨烯吸附O原子体系结构稳定性下降,而扭转程度对结构稳定性影响微弱.能带结构分析发现,O原子的吸附使石墨烯由金属变成半导体,扭转形变发生时,可实现其从半导体到金属、再到半导体特性的转变.扭转角为12°的吸附O原子体系为间接带隙,而其他出现带隙的体系均为直接带隙.与本征石墨烯受扭体系相比,吸附O原子体系的电子结构对扭转形变的敏感度降低,其中扭转角在10°—16°范围内变化时,带隙始终稳定在0.11 eV附近,即在此扭转角范围内始终对应窄带隙半导体.在光学性能中,受扭转形变的吸附体系吸收系数和反射率峰值较未受扭转形变石墨烯吸附O原子体系均减弱,且随着扭转程度的加剧,均出现红移到蓝移的转变.

全原子分子动力学下不同链长聚环氧乙烷胶束性质研究

聚环氧乙烷作为一种常见的聚合物材料,在许多工业领域中都有广泛应用。然而传统实验方法无法对聚环氧乙烷胶束的性质进行动力学模拟,为此本文基于全原子分子动力学理论,对不同链长聚环氧乙烷胶束进行动力学模拟以分析其性质特征。经实验分析结果可知,当组编号超过7时,TX-5的C原子水化数大于1,随着链长的增加,胶束尺寸随之增加。TX-5、TX-114和TX-100的氢键数随着O原子编号的增加均呈现出上升趋势,相同O原子编号下TX-5的氢键数最高,且增加速度最快。长链聚环氧乙烷胶束TX-114和TX-100相对于短链TX-5具有更好的稳定性。综上可知,全原子模拟可以准确地预测和解释实验结果,有助于加速聚合物材料的研发进程并降低实验成本。

吸附O的Cu(110)c(2×1)表面原子结构和电子态

采用第一性原理的密度泛函理论方法计算了清洁Cu(110)表面和吸附O原子的Cu(110)c(2×1)表面的原子结构,结构弛豫和电子结构,得到了各种表面结构参数.分别计算了O原子在Cu(110)表面三个可能吸附位置吸附后的能量,并给出了能量最低的吸附位置上各层原子的弛豫特性和态密度.结果表明O吸附后的Cu(110)表面有附加列(added-row)再构的特性,O原子吸附在最表层铜原子上方,与衬底Cu原子的垂直距离为0.016nm,以氧分子为能量基准的吸附能为-1.94eV;同时由于Cu3d-O2p态的杂化作用使得低于费米能级5.5￣6.0eV的范围内出现了局域的表面态.计算得到清洁的和氧吸附的Cu(110)表面的功函数分别为4.51eV和4.68eV.电子态密度的结果表明:在Cu(110)c(2×1)表面O吸附的结构下,吸附O原子和金属衬底之间的结合主要是由于最表层Cu原子3d态和O原子2p态的相互作用.

O(~3P)原子与丙酮和3.3-2甲基-2-丁酮化学反应动力学研究

用流动微波放电—化学发光方法测定O(~3p)原子与CH_3COCH_3和CH_3COC(CH_3)_3的化学反应速率常数k=3.37±1.00×10^(-12)exp(-7.03±0.22kcal.mol^(-1)/RT) (丙酮+0(~3p),T=373-503K)和k=4.61±2.60×10^(-11)exp(-5.46±0.44kcal·mol^(-1)/RT) (3.3-2甲基-2-丁酮+O(~3p),T=303-503K)并就测定的O(~3p)原子与一系列酮分子反应速率常数进行了讨论,估算了O(~3p)原子与各类C—H键反应速率的Arrhenius参数。发现与羰基相邻的C—H键与O(~3p)反应的活化能要略大于非相邻的同类键反应的活化能。还根据Evans-Polanyi关系式,对这些键的键能进行了讨论。

用过渡态理论研究O(~3P)原子和酮类分子反应速率常数

酮类分子反应是大气化学反应中的一个中间反应.在300--500K范围内,我们对酮类分子和O(~3P)原子反应速率常数作了系列测定.为了估算大气化学和燃烧化学反应条件下的反应速率常数,本文用过渡态理论将实验结果外推到200—2000K范围内.

氧原子补偿缺陷对Ni_(3)S_(2)(101)晶面析氧反应性能的影响

为深入了解催化剂中晶体缺陷对析氧反应(oxygen evolution reaction,OER)催化性能的影响,运用第一性原理研究S空位对Ni_(3)S_(2)(101)晶面的影响,并通过O原子补偿空位提高催化剂的催化活性.计算结果表明:空位的引入有利于OER过程中含氧中间体的吸附,但却严重阻碍了其解吸附,导致催化活性降低;当O原子通过替位掺杂对S空位进行补偿时,可有效改善催化剂活性位点的解吸附能力,使缺陷体系的催化活性得到大幅提高.本文所得结果为设计高效的Ni_(3)S_(2)基二维电催化剂提供了参考.

O（^3P）原子与丙醛和正丁醛化学反应动力学研究

<正> 我们已对O(~3p)原子和酮类分子化学反应速率常数进行了系列测定,分析讨论了羰基对O(~3p)抽提氢原子反应速率的影响,关于O(~3p)与醛类分子反应速率的测定也有报道。本文用流动微波放电-化学发光光子计数方法测定O(~3p)原子与丙醛和正丁醛化学反应速率常数及其与温度的关系,并由动力学数据对醛基中C—H键的离解能进行了讨论。

O(~3P)原子和硅烷化学反应动力学研究

本文报道了用流动放电-化学发光技术测定O(~3P)和硅烷化学反应速率常数.在293—413K范围内,结果为k=(1.05±0.36)×10^(-10)exp[(-3.06±0.10)kcal. mol^(-1) /RT]cm^3·molecule^(-1)·s^(-1)并用过渡态理论将上述实验结果外推到200—2000K范围内.计算结果以三参数公式表示为: k=7.67×10^(-19) T^(2.59) exp(-720cal.mol^(-1)/RT)cm^3·molecule^(-1)·s^(-1).

O(~3p)原子和丙烯醇化学反应动力学研究

用流动放电—化学发光方法测定O(~3p)原子和丙烯醇分子化学反应速率常数.在293K—473K 范围内,反应速率常数的Arrhenius 形式为k=(6.41_(-0.61)^(+0.67))×10^(-11)exp[-(6.4±0.3)kJ·mol^(-1)/RT]cm^3·molecule^(-1)·s^(-1)并对该反应的反应机理进行了讨论.

O(~3P)原子与3-戊酮反应速率常数与温度关系的测定

由于燃烧机理和大气化学过程研究的需要,人们对有机化合物分子,如烷烃、烯烃及其衍生物与一些自由基,如O、OH和卤素原子的反应速率常数进行了广泛的测定。但酮类分子与这些自由基的研究则报道得很少,尽管人们早已发现酮类化合物是碳氢化合物被NO_x光氧化过程中产生的中间化合物。就我们所知,除有少量的关于O(~3P))原子与酮类分子反应速率常数测定的文献报道外。

O(~3p)原子与乙醚和异丙醚化学反应速率常数的测定

用流动放电-化学发光技术测定了O(~3p)原子与乙醚和异丙醚总包二级反应速率常数。反应速率常数与温度关系可表达为k_1=(1.91±0.70)×10^(-11)exp[-(2.14±0.16)kcal·mol^(-1)/RT]·cm^3·molec.^(-1)·s^(-1) [O(~3p)+乙醚] k_2=(3.25±0.80)×10^(-11)exp[-(2.57±0.20)kcal·mol^(-1)/RT]·cm^3·molec.^(-1)·s^(-1) [O(~3p)+异丙醚] 还讨论了醚分子中氧原子对α-位C—H键能及其反应活化能的影响。结果表明,氧原子使α位C—H键能减弱而降低了反应活化能。

发射光谱研究多针对板电晕放电O活性原子特性

利用发射光谱技术在大气压下测量了空气中多针对板负直流电晕放电和正电晕流光放电产生的O(3p5 P→3s 5 S02777.4nm)活性原子发射光谱。在负电晕放电中,研究了放电功率、电极间距、N2含量和相对湿度等因素对O活性原子产生过程的影响;在正电晕流光放电阶段,研究了O活性原子相对密度在放电反应空间的分布特点。结果表明:O活性原子产量随放电功率的增加而增大,随电极间距增大而减少,随相对湿度和氮气含量的增加,其产量先增大后减少;O活性原子相对密度沿针尖轴向呈先增大后减小的趋势。

氧原子在不同过渡金属表面吸附性质的比较研究

采用第一性原理方法对O原子在过渡金属Ir(100)表面吸附能和电子结构随覆盖度变化进行了理论研究,并与类似体系结果进行对比分析.研究结果表明:氧原子在不同过渡金属表面吸附强弱与金属表面d态电子结构密切相关,且在不同过渡金属(111)表面氧原子吸附能与Pt(111)表面的氧原子吸附能拟合结果呈线性关系.

基态H_2O^+的全域多体势能面

基态 H2 O+ 分子离子是重要的星际反应中间体 .用 MRCISD/cc-p VTZ先计算 H2 O+ 势能面 ,然后拟合成多体势能函数 .全域势能面能很好地描述基态 H2 O+ 的行为 .与两条反应通道的实验能变和其构型翻转反应能垒比较 ,表明计算结果与实验值相符 .对计算点完成了力场的多项式拟合 。

基于碳氧原子比空间的富氧燃烧火焰结构及碳黑初生分析

针对富氧C_2H_4/O_2/N_2和C_2H_4/O_2/CO_2对冲火焰,采用详细的化学反应机理进行了数值模拟,在碳氧原子比(C/O)空间下分析了火焰结构和碳黑颗粒初生以及CO_2代替空气中的N_2对碳黑初生的影响.结果表明:在O_2/N2和O_2/CO_2气氛下,随着化学计量混合分数(Zst)的增加,C/O空间下对冲火焰的火焰面位置不变,对应的C/O_原子比值分别为0.50、0.53.在C/O_空间下,两种气氛下,随着Zst的增加火焰中C_6H_6出现的位置不变,C/O原子比值都为0.47左右.当用CO_2代替空气中的N_2时,火焰温度降低,同时使CO_+OH■CO_2+H的逆反应增强,导致火焰中的C_2H_2、H的摩尔分数减少,OH的摩尔分数增加,抑制碳黑的初生.

用原子转移自由基聚合方法制备新型含有高分子金属配合物的无机-有机杂化材料

The homopolymer brushes of polyacrylamide(PAAM) on spherical silicon gel were synthesized by atom transfer radical polymerization(ATRP). The silicon gel initiator was prepared by self-assemble. Utilizing these modified silicon gel as the substrate, a kind of novel inorganic-organic hybrid material with the polymer metal complex was synthesized. The result of ESR indicates that the inorganic/organic hybrid material with the polymer metal complex based on silicon gel possesses well paramagnetis.