纳米碳与石墨碳复合材料的电化学性能

在天然石墨 ( NG)中掺杂不同比例的碳纳米管 ( CNT)得到纳米碳与石墨碳的复合材料 .电化学测试结果表明 ,在 NG中掺杂质量分数为 1 0 %的 CNT所得复合材料的电化学性能最好 .经过 2 0次充放电循环 ,该复合材料的放电容量比同样条件下的石墨提高 1 5 .9% .纳米碳管的中空式结构和不易塌陷的特点使复合材料的充放电容量和循环稳定性明显提高 .

纳米炭/石墨碳混合材料的电化学性质研究

天然石墨(NG)分别掺入碳纳米管(CNT)和纳米炭粉(CNP),得到两种纳米炭与石墨碳的混合材料.通过比较NG、CWI、CNP及其混合材料分别作为锂离子电池负极时的电化学性能,发现碳纳米管的首次不可逆容量损失很大,它的混合材料也不适合作锂离子电池的负极材料;纳米炭粉与石墨有很好的协同效应,该混合材料具有良好的电化学性能,相同条件下与天然石墨相比,其充放电比容量分别提高9.8％和9.4％.

酚醛树脂热解炭材料的石墨化程度及其电化学性能

研究酚醛树脂中加入 ZnCl2 的比例不同对热解材料孔径、孔容、比表面积、层间距等微观结构的影响。通过 X射线衍射(XRD)和激光拉曼光谱(Ra -man)等手段对酚醛树脂热解炭材料的石墨化程度进行表征。探讨热解炭材料的石墨化程度与充放电性能之间的关系。

磷化酚醛树脂热解炭材料的电化学性能

采用化学法和物理法制备含P酚醛树脂热解炭材料,比较了不同的制备方法、不同的热解温度及不同的P含量对材料结构和性能的影响.结果表明:热解温度为600℃时化学法制备的掺杂20%磷酸的炭材料表现出良好的充放电性能.首次充放电比容量分别为1 200 mA.h.g1和628 mA.h.g1,循环10次时可逆比容量为420 mA.h.g1,比同样条件下未掺P炭材料可逆比容量提高13%.

乌头碱类生物碱电喷雾串联质谱行为及碎片离子稳定性的量子化学计算

乌头碱类生物碱电喷雾串联质谱数据对于分析该类化合物的生物活性及毒性提供了实验依据,结合量子化学计算分析乌头类生物碱电喷雾串联质谱碎片稳定性及其断裂规律,可以深入研究乌头碱类的构效关系.用ab initioHF/6-31G*方法优化六种乌头类生物碱结构,在此基础上计算相关活性部位母体与取代基之间的结合能,用以比较、判断化学键的稳定性.用此计算结果较好地解释了C8乙酰基、C14苯甲酰基和N-乙基/甲基等3种取代基失去的先后顺序,以及R3为OH.的吸电子效应对周围原子的影响;研究了缩环丢失中性CO分子的过程,从理论上预测了连在不同位置的4种甲氧基的失去规律.这表明电喷雾串联质谱中乌头碱类化合物经多次碰撞所产生的统计结果与量子化学计算结果符合得较好.

多孔酚醛树脂热解碳材料的制备与结构

用苯酚和甲醛在氨水催化下合成了可溶性酚醛树脂,经掺杂不同质量比发泡剂(氯化锌)后在惰性气氛下进行热裂解(500～900℃),制备了多孔热解碳导电材料(PPAS);用FTIR,XRD,TG,SEM,BET等方法对所制备材料进行了结构表征,详细讨论了发泡剂的加入对热解碳导电材料结构和性能的影响.研究发现:酚醛树脂经掺杂一定量发泡剂后再进行热裂解,一方面加快了酚醛树脂分子间的脱水速度,降低了热裂解温度范围;另一方面,裂解产物内部结构的微晶尺寸和层间距发生了明显变化,未掺杂发泡剂的裂解产物呈现尖锐棱角的无定形结构,而掺杂发泡剂的裂解产物则为多孔的球形和椭球形结构;表面吸附实验测试结果表明,当酚醛树脂与发泡剂的质量比为1:3,升温速率为30℃/h,热裂解温度为600℃时,热裂解产物的比表面积可达2150m2·g-1,平均孔径在11左右。

锂离子电池新型快充负极材料Li_4Ti_5O_(12)的改性研究

采用传统固相法制备尖晶石型Li4Ti5O12,在前驱物中掺杂聚合物裂解碳材料聚并苯(PAS).经四探针测试仪测量,电导率提高9个数量级.复合物的电化学性能测试结果表明,其循环性和高倍率性能得到了明显改善.

淀粉系高吸水性树脂反应中间体稳定性及反应活性的量子化学研究

运用 ab initio UHF方法和 DFT UB3LYP方法在 6 -31 G基组水平下对淀粉系高吸水性树脂反应中间体的模型体系进行几何构型优化 .针对每类自由基对应得到的两种典型的构象异构体 ( 1 a,1 b和 2 a,2 b) ,进行稳定性和反应活性分析 .构型 1 a和 2 b的总能量相对较低 .比较 4个模型体系的前线分子轨道 ,构型 1 a的能隙较小 ,同时 HOMO能量较高 ,易给出电子 ,LUMO能量较低 ,易得电子 ,有利于电子转移 ,因而有较好的反应活性 .自由基自旋密度主要集聚在 C2或 C3上 ,未有较大弥散 ,同时也是前线 MO主要布居位置和重要的反应活性部位 .对构型 1 a与丙烯酸模型分子形成的复合物分析表明 ,两者的反应未经过过渡态 ,在瞬间即可完成 .

聚并苯和聚并吡啶类化合物非线性光学性质及其分子材料设计

选取聚并苯、聚并吡啶和聚并吡嗪的 3种共振结构为基体 ,计算不同共轭单体齐聚物的结构及被取代后的聚合物二阶和三阶非线性光学系数 .结果表明 ,聚合物的二阶非线性光学系数与其单体相比有显著增大 ,被—NH2 和 NO2 取代后的聚并苯、聚并吡啶和聚并吡嗪的非线性光学系数又在聚合物的基础上进一步大幅度增加 ,有的增加 2～ 3个数量级 .在非取代的聚合物中 ,聚吡啶各种结构的二阶非线性光学系数均较大 ;取代聚合物中 ,单—NH2 和—NO2 取代的聚并苯 ,尤其是反式共振结构聚并苯的二位— NH2 和五位—NO2 取代结构的聚合物二阶非线性光学系数高达 3 .2 7× 1 0 - 2 7esu,说明这种— NH2 和 -NO2 取代后的聚并苯是一种很好的非线性光学材料 .

锂离子电池纳米级负极材料的研究

综述了锂离子电池纳米级碳材料、锡基材料和合金材料近几年的研究成果及发展方向 ,探讨了该类材料目前存在的问题及解决的办法 ,对该类材料的发展趋势进行了展望。

硅/石墨复合物用作锂离子电池负极材料

以石墨和纳米硅粉为原料,利用机械球磨的方法制备了硅/石墨复合物,用作锂离子电池负极材料.采用XRD,SEM以及电化学测试等手段对材料进行了结构表征和性能测试.通过球磨不同质量比的硅和石墨,并对相应的复合物进行充放电测试,寻找到了硅和石墨的最佳比例,其值为1∶9.实验结果表明,所得材料既具备高于纯纳米硅的循环性能,又具有比石墨高的可逆容量.

9-(4,5-二硫甲基-1,3-二硫杂环戊烯-2-甲叉基)蒽-10(9H)-酮的合成及量子化学计算

设计合成了一种新的具有D π A结构的有机分子 ,9 (4 ,5 二硫甲基 1,3 二硫杂环戊烯 2 甲叉基 )蒽 10 (9H) 酮(C19H14 OS4) .以1HNMR ,FTIR ,元素分析和UV vis进行了表征 .运用Gaussian 98量子化学程序包 ,采用B3LYP密度泛函(DFT)的方法 ,在 6 3 1G(d)水平上对分子的几何构型进行了优化 ,在优化的基础上用TDDFT的方法计算了化合物的电子光谱 ,计算值与实验值基本吻合 .用TDHF的方法计算了它的二阶非线性光学系数 ,与蒽醌相比 ,其第一超极化率 β较大 ,为12 .0 3× 10 -3 0 esu .

[Ti(CO)_6(MPEt_3)]^-(M=Au,Ag,Cu)配合物稳定性及其电子性质的量子化学研究

采用 ab initio HF和密度泛函 B3LYP方法对 [Ti( CO) 6( Au PEt3) ]-配合物稳定性进行系统理论计算 ,并对 Ti— Au金属 -金属相互作用能运用完全均衡校正法对基函数重叠误差 ( BSSE)进行较正 .理论优化的结构与 X射线衍射晶体结构实验值基本相符 ,Ti— Au相互作用能为 1 0 .85 75 e V( B3LYP/ BSSE) .进一步探讨Cu族元素为中心的同系配合物离子 [Ti( CO) 6( MPR3) ]-( M=Cu,Ag;R=Me,H)的电子性质及结合能规律 ,结果表明 :Cu族化合物中 ,Au形成了较为稳定的化合物 ,表现出金属

富含氧空位的由多金属氧簇辅助的银基异质结用于高效电催化固氮

目前工业产氨主要依赖传统的Haber-Bosch工艺,然而该工艺条件苛刻,需要高温(350-550℃)和高压(150-250bar),每年消耗全球能源供应的2%,同时排放4.5亿吨二氧化碳(占全球总排放量的1.6%).近年来,科研工作者致力于开发高效率、高选择性的固氮电催化剂,但是由于析氢反应的强烈竞争,目前已报道的氮还原催化剂仍然受到低法拉第效率和低氨产率的限制.因此,开发活性位点丰富、氮气吸附能力强、催化性能优异的氮还原电催化剂成为当务之急.贵金属催化剂由于其纳米结构中富含活性位点,并且金属表界面处具有较好的导电性,因此表现出较高的法拉第效率.而分子催化剂因可调的电子结构和明确的构效关系引起了广泛关注.多金属氧簇是一种典型的金属聚阴离子团簇,由氧原子连接的含氧多面体组成,且具备优异的氧化还原性能.因此,本课题组尝试将多金属氧簇分子引入到氮还原催化剂中,并探究其催化机理.本文选取了一个多金属氧簇为前驱体,在溶剂、还原剂和诱导剂共存时,通过一锅法合成了富含氧空位的AgPW_(11)/Ag纳米方块电催化剂.实验结果表明,富含氧空位的AgPW_(11)/Ag异质结催化剂在-0.2 V(vs.RHE)电位时表现出高达46.02±1.03μg h^(-1)mg^(-1)_(cat).的氨产率和34.07±0.16%的法拉第效率,催化反应能够稳定运行32h且性能未见衰减,显著优于银催化剂.随后系统地研究了AgPW_(11)/Ag催化剂的氮还原活性位点,发现异质结中的银单质为催化反应提供了高导电性的支持,而催化剂中的银氧簇具有较好的电子得失能力,有利于促进氮还原反应中的六电子转移过程.丰富的氧空位利于吸附氮气,也能协同提升AgPW_(11)/Ag对电化学氮还原的催化活性.密度泛函理论计算结果表明,在还原后的银氧簇中,银原子d轨道与氮气π*轨道之间的强相互作用激活了吸附的氮气,促进了第一个质子化过程:*N_(2)向*N-NH的转化(电化学决速步).综上,本工作建立了异质结催化剂的催化性能与其分子结构之间的构效关系,为开发多金属氧簇及其衍生物作为电催化剂提供了依据和思路.

OBrO+NO反应机理的量子化学研究

用密度泛函B3LYP/6-311+G^(##)和高级电子相关偶合簇CCSD(T)/6-311+G^(##)方法研究了 OBrO与NO反应的微观机理。优化得到反应路径上的反应物、过渡态、中间体和产物的几何构型,通过频率振动分析对过渡态和中间体进行了确认。结果表明;该反应是多通道多步骤的放热反应,分别可以在单重态和三重态势能面上进行,OBrO与NO通过加成及加成-消除机理分别形成产物BrONO_2和BrO+NO_2,从能量上看,形成离解产物的通道更容易进行。

掺杂ZnCl_2对酚醛树脂热解炭材料结构与性能的影响

采用比表面吸附 (BET)、扫描电子显微镜 (SEM )、透射电子显微镜 (TEM )、X射线衍射光谱 (XRD)、激光拉曼光谱(Raman)等手段 ,对掺杂ZnCl2 的酚醛树脂热裂解炭材料进行了表征 .结果表明 :该材料的微粒及孔径均为纳米级 ,平均微粒径在 40～ 60nm ,平均孔径为 3 .86nm .用该材料做电极 ,经过 3 0次充放电循环 ,可逆容量为 3 60mA·h·g-1.

小檗碱质谱碎片离子稳定性分析及碎裂机理的量子化学研究

用量子化学B3LYP/6-31G(d)方法,研究了小檗碱质谱碎片离子的稳定性规律.通过几何参数分析、结合能计算和前线分子轨道分析,研究碎片离子可能的活性部位及各部位相对反应活性,并从理论上探讨了质谱碎裂机理.结合能计算结果表明,分子离子中C9所连甲氧基的C—O键比C10所连甲氧基的C—O键更容易断裂.同时发现,质谱碎裂过程中,氢的解离促进了羰基的解离,即质谱中常见的解离CO的过程.

有机小分子电致发光材料及器件的研究进展

综述了以有机小分子发光材料为基础的红绿蓝和白光有机发光二极管的结构、发光性质,简要介绍了其应用前景和发展趋势。

聚并苯掺杂C_(60)作锂离子电池负极材料的理论与性能研究

在 AM1半经验方法水平上 ,对不同数目的 Li+ 位于 C6 0 笼内和笼外时形成的复合物进行几何优化 ,PAS负极材料由于掺杂 C6 0 而吸附更多的 Li+ ,并且 Li+ 容易嵌入到 C6 0 中 ,从理论上解释了聚并苯 (PAS)导电性能改善的原因 ,并对 PAS中掺杂 C6 0 的最佳比例进行了预测 .

锂离子电池硫化聚并苯电极材料的结构与性能

用苯酚和甲醛在碱性条件下合成了可溶性酚醛树脂，加入一定质量比的单质硫，在氮气气氛下进行热裂解，制备了硫化聚并苯导电材料（SPAS）；用FTIR、XRD、TG、SEM、BET等方法对所制备材料进行了结构表征，用标准四探针方法对裂解产物的室温电导率进行了测定。研究结果表明：掺杂硫的酚醛树脂经裂解后，产物呈现无定形结构且材料的层间距增大，裂解产物的比表面积比未硫化的裂解产物的比表面积增大，当硫的掺杂量为10％时，裂解产物的比表面积达140m^2／g，电导率可达2～4S／cm；电化学性能测试结果表明，硫化后的裂解产物的首次放电容量和首次充放电效率都明显提高，当硫的掺杂量为10％时，首次放电容量达1410mAh／g，首次充放电效率达85．5％，比未硫化的聚并苯电池的首次充放电效率提高10％。