制备方法对Ni/CeO2-Al2O3催化剂甲烷部分氧化催化性能的影响

采用浸渍-沉淀法、水热合成法、共沉淀法和柠檬酸络合法制备了Ni/CeO2-Al2O3催化剂,考察了制备方法对该催化剂的物理结构和甲烷部分氧化(POM)催化性能的影响。利用N2物理吸附、X射线粉末衍射(XRD)、H2-程序升温还原(H2-TPR)、NH3-程序升温脱附(NH3-TPD)、热重(TG)分析等手段对反应前后催化剂的物理化学性质进行了表征。实验结果表明,浸渍-沉淀法制备催化剂的活性和产物H2和CO的选择性最低。而柠檬酸络合法制备的Ni/CeO2-Al2O3表现出最大的CH4转化率和最高的CO、H2选择性。BET和XRD表征结果表明,柠檬酸络合法制备的Ni/CeO2-Al2O3的比表面积最大,且CeO2晶粒粒径小、分散均匀;H2-TPR测试表明,该催化剂负载的Ni物种和Ni与Al2O3相互作用产生的尖晶石NiAl2O4都较容易被还原成金属Ni,产生更多的活性中心;NH3-TPD和TG分析表明,该催化剂具有较多酸性位点和表面积炭,但相比较于它的高反应活性,积炭速率较低、稳定性较高。

固相反应法制备NaInO_2纳米颗粒及其光催化性能研究

以Na2CO3和In2O3为原料,采用固相反应法制备出纯相NaInO2纳米颗粒。通过X射线衍射图谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(DRS)等手段对样品进行表征。研究n(Na2CO3)/n(In2O3)比和焙烧温度对产物结构和形貌的影响,并以甲醛溶液为目标降解物,考察NaInO2纳米颗粒的光催化性能。结果表明,在n(Na2CO3)/n(In2O3)=2∶1,750℃焙烧2 h条件下获得纯相菱方相的长方体形NaInO2纳米颗粒,晶粒尺寸为33.6nm。经可见光照射6 h后,NaInO2纳米颗粒对甲醛的降解率可达48%。

改性PAN纤维铁配合物暗态催化偶氮染料降解反应

利用偕胺肟改性聚丙烯腈(PAN)纤维和三氯化铁的配位反应制备改性PAN纤维铁配合物(Fe-AO-PAN),然后将其作为非均相Fenton反应催化剂应用于不同结构偶氮染料的降解反应中,重点考察Fe-AO-PAN的添加量(M)和铁离子含量(CFe-PAN)与暗态时染料的脱色率(D)和初始反应速率常数(k)之间的关系。此外还研究了暗态时偶氮染料的降解反应过程以及无机盐的影响。结果表明:Fe-AO-PAN暗态时能够催化偶氮染料的降解,并且使活性染料的k值明显高于酸性染料;暗态时Fe-AO-PAN的M和CFe-PAN与染料降解反应50 min时的D和k值之间存在着线性关系,可通过定量增加Fe-AO-PAN的M和CFe-PAN来促进暗态时染料的降解反应,达到其在辐射光时的降解效果。

双核茂铁四氮唑的合成及对高氯酸铵热分解的催化作用

首先以二茂铁为原料合成丙基桥联的双聚二茂铁(DFP),经甲酰化得到丙基桥联的双聚二茂铁甲醛(DFP-CHO,1),再与NH2OH.5HCl进行缩合反应得到双核二茂铁肟(2),然后脱水得到丙基桥联双聚二茂铁甲腈(3),最后在(n-C4H9)3SnCl的催化作用下与NaN3进行[2+3]环加成反应,生成目标产物丙基桥联双聚二茂铁四唑(4);通过1H NMR,FTIR和ESI-MS对目标产物的结构进行了表征.利用差示扫描量热分析(DSC)和热重(TG)分析研究了这2个双聚二茂铁氮杂衍生物的燃速催化性能,结果表明,通过添加质量分数为5%的丙基桥联双聚二茂铁氮杂化合物3和4均使高氯酸铵(AP)的热分解温度降至100℃左右.

偕胺肟改性聚丙烯腈纤维与不同金属离子之间的配位反应性能

为了更好地理解纤维材料与金属离子之间的反应,将偕胺肟改性聚丙烯腈纤维(AO-PAN)分别与5种金属离子Fe3+、Cu2+、Co2+、Ce3+和La3+进行配位反应并生成改性PAN纤维金属配合物,在考察了金属离子初始浓度和反应温度影响的基础上重点研究了不同金属离子的配位反应特性,并计算和比较了相关反应参数。结果表明,当AO-PAN与金属离子发生配位反应时,提高反应溶液中金属离子初始浓度和反应温度能够促进金属离子平衡配合量的增加。这个配位反应属于一级动力学反应,温度的升高能够导致其反应速率常数显著增大。在相同条件下5种金属离子的反应速率常数的排列顺序为Fe3+>Cu2+>Co2+>Ce3+>La3+,而其反应活化能则表现出相反变化趋势,这表明Fe3+离子的配位反应能力最高,而2种稀土金属离子的配位反应对温度的依赖性更强。热力学参数ΔH0>0、ΔS0>0、ΔG0<0,证实这个配位反应为自发进行的吸热反应。

5-二茂铁基吡唑啉衍生物的合成及性质

以甲酰基二茂铁和2-乙酰基吡啶为原料,合成了3个1-芳香酰基-3-(2-吡啶基)-5-二茂铁基-2-吡唑啉衍生物(3～5),通过红外光谱、质谱、1H NMR、13C NMR和元素分析对其进行了表征,并对化合物4的单晶结构进行了解析.研究了该类化合物的电化学性质及紫外、荧光光谱,并借助密度泛函理论(DFT)计算从理论上加以解释.

无机防污闪薄膜的制备和性能

将TiO2光催化剂固化在高压绝缘子表面形成无机防污闪薄膜,用XRD、UV-Vis、FT-IR和SEM表征和测试了薄膜的结构和光催化活性,比较了高压绝缘子涂覆光催化薄膜前后电气性能的变化和实挂的积污情况．结果表明,镀膜后的绝缘子电气性能变化不大,挂网6个月后样品表面的灰密值为镀膜前的1／35．在满足电气性能的前提下,镀膜后的绝缘子具有良好的光自洁能力和防污闪性能．

1′-碘代二茂铁甲醛肟酯的设计与合成

以含多功能团的1′-碘代二茂铁甲醛为起始原料,设计合成了4种1′-碘代二茂铁甲醛肟酯类化合物3a～3d,并用IR,1H NMR,MS和元素分析对其结构进行了确认,其中化合物3a的单晶结构经X射线单晶衍射确证其属单斜晶系(Monoclinic),P2(1)/n空间群,晶胞参数:a=0.6328(3)nm,b=1.0634(7)nm,c=2.3815(13)nm,α=90°,β=93.546(19)°,γ=90°,Z=4,μ=2.883mm-1,Dc=1.910g/cm3,F(000)=896.晶胞堆积图证明化合物3a的分子之间通过电子的授受作用、π-π堆积和氢键等弱相互作用组装成三维四方形管状空穴结构.这种空穴结构可以选择性地对客体分子进行识别.

N_2O在Cu/t-ZrO_2(101)表面的吸附与解离

运用广义梯度密度泛函理论结合周期性平板模型方法研究了N2O在完整及负载Cu的四方相ZrO2(101)表面的吸附与解离.结果表明,N2O在完整ZrO2(101)表面的吸附均为物理吸附,Cu在其完整表面的次表层第一氧位为最稳定吸附位,且覆盖度为0.25ML时的吸附最为稳定,吸附能为155.8kJ/mol;N2O分子中O端弱物理吸附于Cu/ZrO2(101)表面,其N端及平行吸附方式得到的稳定吸附能分别为121.6和66.8kJ/mol.频率及电荷布居计算表明,吸附后对称和反对称伸缩振动频率均发生红移,电子由Cu负载底物表面转移给N2O分子.对N2O分子的解离考虑了N端垂直吸附和平行吸附两种解离反应过程,发现平行吸附过程的解离更易发生.

3,5-双二茂铁基二氢吡唑衍生物的合成及晶体结构

将具有生物活性的吡唑杂环和磺酰基与茂铁基结合在同一分子中,以二茂铁为起始原料,设计合成了一种双二茂铁基取代的4,5-二氢吡唑化合物,用IR、MS、1 H-NMR等对化合物的结构进行了表征,并采用X射线单晶衍射方法测定了化合物的晶体结构.该化合物(C29H26Fe2N2O2S)属于单斜晶系(monoclinic),空间群P2(1)/c,晶胞参数:a=(1.958 6±0.000 4)nm,b=(1.093 6±0.000 2)nm,c=(1.164 9±0.000 2)nm,α=90.00°,β=(92.71±0.03)°,γ=90.00°,Z=4,F(000)=1 472,DC=1.541g/cm3,μ=1.278nm-1.该化合物以氢键作用沿c轴连接成链状结构,相邻的链状结构再通过氢键作用连接,以此延伸形成一个空间网格结构,得到结构稳定的超分子化合物.

水溶性阴离子偶氮染料的非均相Fenton氧化降解性能的QSPR研究

为了更好地理解偶氮染料结构与降解性能之间的关系,将改性聚丙烯腈(PAN)纤维铁配合物作为非均相Fenton反应催化剂应用于28种典型水溶性阴离子偶氮染料氧化降解反应中,使用多元线性回归方法分别考察了其分子结构与脱色率和总有机碳(TOC)去除率之间的定量关系,并使用所建立的QSPR(结构与性能之间的定量关系)模型方程预测了同类染料的降解性能。结果表明,改性PAN纤维铁配合物存在时不同结构偶氮染料均能够发生氧化脱色和矿化反应。染料分子量与分子中磺酸基数目的比值(MW/S)、分子中偶氮基数目、芳香环数目和无机性值与有机性值的比值等4个分子结构描述符与其脱色率或TOC去除率之间存在着较好的线性相关性。其中MW/S值和偶氮基数目是染料脱色率的显著影响因素,并且与其呈负相关性。而偶氮基数目和芳香环数目则是TOC去除率的显著影响因素,分别与其呈负相关性和正相关性。所建立的QSPR模型方程具有良好的稳健性,用于同类染料脱色率和TOC去除率预测的相对误差以及预测值和实验值的相关系数都是可接受的。

不同改性聚丙烯腈纤维与Fe^(3+)配位反应动力学

为优化制备改性聚丙烯腈纤维铁配合物,分别将低转化率和高转化率的偕胺肟改性聚丙烯腈纤维(L-AO-PAN和H-AO-PAN)以及混合改性聚丙烯腈纤维(M-PAN)与Fe3+进行配位反应并生成改性聚丙烯腈纤维铁配合物,重点研究了3种纤维与Fe3+配位反应的动力学行为,获得并比较了相关动力学参数。结果表明:3种不同改性聚丙烯腈纤维与Fe3+之间的配位反应属于一级反应,并能够使用Langmuir吸附模型进行描述;在相同条件下H-AO-PAN与Fe3+反应的饱和配合量、反应速率常数和活化能均高于L-AO-PAN和M-PAN与Fe3+反应的相应参数。反应温度的升高有利于3种纤维特别是H-AO-PAN与Fe3+配位反应的进行。

铜族金属与完整及氮掺杂石墨烯的相互作用

基于广义梯度密度泛函理论和周期平板模型,研究了铜族金属单原子和双原子簇与完整及氮掺杂石墨烯的结合情况.结果表明,氮掺杂后石墨烯的电子结构特性由半金属性变为金属性;铜族金属在完整及石墨型氮掺杂石墨烯上的吸附较弱,结合能约为0.5eV,而在吡啶型氮掺杂和吡咯型氮掺杂石墨烯上有较强的化学吸附,结合能一般大于1eV;吡咯型氮掺杂后的构型不稳定,金属原子及簇与包含该结构的石墨烯衬底作用时会使其向吡啶型氮掺杂转变,并最终得到基于吡啶型氮掺杂的稳定吸附构型.Mulliken电荷布居分析显示,吸附在吡啶型氮掺杂石墨烯上的金属单原子与金属双原子簇带电性质相反.态密度及轨道分析表明,Cu与吡啶型氮掺杂石墨烯空位处留有悬挂键的三个原子成键,而Au与其中两个C原子成键.

含茂铁基三联吡啶钌功能分子的光电性质

多吡啶钌配合物在光化学、光物理、电化学、电子转移、能量转移、分子组装和分子识别等研究领域都扮演着非常重要的角色。茂铁基具有化学稳定性、氧化还原活性、富电子性和结构易修饰等特点,使其在功能分子的设计与合成等领域得到广泛的应用。结合茂铁的电化学活性和[Ru(tpy)2]2+的光学活性,在[Ru(tpy)2]2+分子中三联吡啶的4′位上引入茂铁基,可以构筑性能优良的光电功能分子。本文介绍了近年来含茂铁基(尤其是具有扩展共轭体系的茂铁炔基或茂铁苯炔基)三联吡啶钌光电功能分子的研究进展,并结合本课题组的研究成果探讨了炔基的引入、炔基位置的不同和炔基长度(由单炔基到双炔基)的变化对该类化合物光电性质的影响。