氧化亚铁穆斯堡尔谱参数的分子轨道理论计算

测定了一种氧化亚铁样品的室温透射穆斯堡尔谱,由拟合计算得出其谱参数。该谱由对应 Fe~(2+)和Fe~(3+)离子的亚谱组成,Fe~(2+)亚谱可分解为两组四极分裂双峰;Fe~(3+)亚谱为分裂较小的双峰。选取了Fe_rO 结构的原子簇模型。用分子轨道理论计算出铁离子核位上的电子密度与电场梯度,据此算出相应的理论谱参数及其与电子结构及晶格畸变参数间的关系,从而对实验结果做出定量理论计算解释。     

四川蛇纹石猫眼的拉曼光谱及其颜色相关性

采用电子探针(EPMA)、激光拉曼(Raman)光谱、~1H-核磁共振谱(~1H-NMR)和电子顺磁共振吸收谱(EPR)对四川石棉县的蛇纹石猫眼进行了测试分析。结果表明:蛇纹石猫眼的主要平均化学组成(质量分数)为SiO_243.56%,MgO 40.52%,FeO和Fe_2O_3混合物为2.14%,MnO0.05%。其中,致色离子主要为顺磁离子Fe~(3+)和Mn~(2+);蛇纹石猫眼Raman谱峰中3 700cm-1附近的—OH谱带分裂,并向低波数方向位移,主要与其不同颜色样品成分中Fe~(3+)和Mn~(2+)的含量、占位以及Fe~(3+)和Mn~(2+)对Mg~(2+)类质同象替换的程度有关;Fe~(3+)和Mn~(2+)同时占位于蛇纹石Mg—O(OH)八面体位置,随样品的颜色由浅黄绿色向暗褐绿色转变,Fe~(3+)和Mn~(2+)类质同象替代Mg~(2+)的程度增强,从而使Mg—O(OH)八面体部分分裂为((Fe~(3+)、Mn~(2+)),Mg~(2+))—O(OH)八面体。~1HNMR的测试结果也证实了这一点。     

d~5(~6S)离子立方零场分裂及光谱的理论研究

为了克服在晶场理论中利用微扰近似公式计算d~5(~6S)离子基态立方零场分裂参量的困难,本文用O_h 点群表象的强场方案,构造了d~5电子组态在六配位O_h 对称晶场中微扰哈密顿H′[=H_(el)+H_(?)+V_(CF)(O_h)]的完全能量矩阵.用它研究了d~5离子基态立方零场分裂参量与吸收光谱.我们发现,立方零场分裂参量a 对晶场参量Dq 的依赖关系应为:a(+|Dq|)>a(-|Dq|).由于Powell 等人的能量矩阵中Dq 和ξ_d 之间存在相对位相错误而导致零场分裂参量的计算困难,本文利用正确的d~5(O_h~(?))完全能量矩阵,统一地计算了几种六配位八面体O_h 的晶场中Fe~(3+)和Mn~(2+)离子的基态立方零场分裂和d-d跃迁吸收谱.数值分析中发现,旋轨耦合常数ξ_d 及晶场参量Dq 对立方零场分裂参量有重要影响,ξ_d 取值的差异正是Fe~(3+)和Mn~(2+)络离子立方零场分裂参量巨大差别的主要原因.由理论值与实验观测结果的一致性表明,利用正确的d~5(O_h~(?))完全能量矩阵分析,可以克服Low 等人断言的简单晶场理论计算的困难.     

四种过渡金属对DNA稳定性影响的研究

本文用紫外光谱法研究了 Fe~(3+)、Co~(2+)、Ni~(2+)、Zn~(2+)四种过渡金属对 DNA 稳定性影响及与 DNA配位方式,结果表明 Fe~(3+)、Co~(3+)有稳定 DNA 的作用,Zn~(2+)、Ni~(2+)使 DNA 稳定性降低.     

CaCl_2-NaCl熔盐中Fe~(3+)电化学行为的循环伏安分析

利用ZrO_2(Y_2O_3)固体电解质管集成构建Pt,O_2(air)|ZrO_2作为参比电极的电化学电池,采用循环伏安法在1273、1323、1373、1393K温度下对溶解0.5%Fe2O3的CaCl2-NaCl共晶熔盐中Fe~(3+)的电化学行为进行研究,分析了Fe~(3+)在Pt电极上的还原机理,并计算了电极反应交换电子数、Fe~(3+)扩散系数与Fe~(3+)扩散活化能等电化学参数。结果表明,在实验温度范围内,熔盐中Fe~(3+)在Pt电极上还原为Fe的反应是一步还原并受扩散控制的可逆过程;随着温度升高,Fe~(3+)扩散系数增大,Fe~(3+)扩散活化能为97.91kJ·mol-1。另外,本实验测得的Fe~(3+)扩散系数与文献值基本相符,因此,可以认为利用该电化学电池装置研究溶解有Fe2O3的CaCl2-NaCl溶盐的电化学行为是可行的。     

加热处理镁铝榴石的晶体化学研究

通过应用XRD,IR和MS谱对加热过程中的一个紫红色含铬镁铝榴石样品作了研究,结果表明,在1000℃时,镁铝榴石转化为辉石和非晶态的Al_2O_3,但在加热只达800℃的过程中,其十二面体中的Fe~(2+)逐渐氧化为Fe~(3+),并与四面体中原有的Fe~(3+)和八面体中的Al~(3+)一同析出。从而得出,在镁铝榴石结晶过程中,高温有利于Fe~(3+)和Cr~(3+)取代Al~(3+)进入八面体,但却不利于Fe~(3+)进入四面体。这一结论对重新认识镁铝榴石在金刚石找矿方面的标志特征具有十分重要的意义。     

B2O3对Yb3+掺杂磷酸盐玻璃结构和光学性能的影响

采用传统熔融淬冷法制备了掺镱硼磷酸盐玻璃,研究了B_2O_3的引入对该玻璃系统光学性能的影响。利用洛仑兹拟合吸收光谱和荧光光谱得到Yb~(3+)在硼磷酸盐玻璃中的能级分裂,计算了晶体场强参数和Yb~(3+)周边配位体结构的非对称性,结合玻璃的结构信息解释Yb~(3+)局域环境和荧光性能的变化。实验结果表明,B_2O_3的引入改变了Yb~(3+)晶体场强参数和周边配位体结构的非对称性,能有效增大Yb~(3+)的d Stark能级分裂值。B_2O_3的引入能交联起磷酸盐长链,使玻璃由链状结构转变为三维网络结构,增强了玻璃的化学稳定性,改善了Yb~(3+)的发光环境。因此,硼磷酸盐玻璃有望作为高功率掺镱基质材料。     

混晶体CsMg_(1-x)Fe_xCl_3中Fe~(2+)离子光谱分析

本文用d~6电子系D_(3d)旋轨直积群的不可约表示对应的能量矩阵计算了混晶体CsMg_(1-x)Fe_xCl_3中Fe~(2+)的电子光谱。其理论计算与观测一致,同时,确定了混晶体中Fe~(2+)离子属D_(3d)配位态。     

GeO_2单晶中Cr~(3+)的双光子吸收和发光

Cr~(3+)掺杂在GeO_2单晶中,其温度为10K—290K时都可观察到Cr~(3+)的双光子吸收。同时吸收双光子后,Cr~(3+)离子被激发到~4T_1(p)态,经无辐射跃迁到~2T_(18)。和~2E_g态,最后辐射出一个光子回到基态~4A_2(F),其辐射光的偏振特性与泵浦光完全一致。按配位场理论计算的配位场参数分别为Dq=1620cm~(-1),B=577cm~(-1),C=3122cm~(-1)。所观察到的激发谱线和辐射谱线的微细分裂被归结为~4A_2(F)的分裂。从明显的各向异性结果看,Cr~(3+)是处在具有低对称畸变的八面体对称的晶格位置。     

Fe3+掺杂TiO_2的制备及其微观结构和光学性质研究

采用溶胶-凝胶法制备了Fe~(3+)掺杂TiO_2粉体和薄膜,通过X射线衍射仪分析了Fe~(3+)掺杂TiO_2的微观结构,采用紫外可见近红外分光光度计表征了Fe~(3+)掺杂TiO_2的光学性质。结果表明:Fe~(3+)掺杂TiO_2为锐钛矿结构,随Fe~(3+)离子浓度的增加,TiO_2晶化减弱,晶粒尺寸减小。掺杂前后TiO_2薄膜在波长400 nm到1100 nm之间,透过率在65%以上,在310 nm到380 nm之间,透过率急剧减小;当Fe~(3+)摩尔含量为3%时,TiO_2的吸光度最大,禁带宽度最小。     

疏水性胍类离子液体萃取水溶液中的重金属离子

合成了疏水性胍类离子液体,考察室温下离子液体对水溶液中金属离子(Fe~(3+)、Cu~(2+)、Co~(2+)、Ni~(2+)、Zn~(2+))的萃取能力。实验结果表明该离子液体对Fe~(3+)萃取具有高选择性,萃取率为90%;对其他金属离子萃取率仅为40%左右。为了进一步研究离子液体对Fe3+的萃取性能,分别从两相体积比、萃取时间、金属离子起始浓度及溶液pH等因素研究了其对Fe~(3+)的捕集效果。结果表明:室温下,0.2mL离子液体与5mL的FeCl_3溶液超声混合5min后,溶液中Fe~(3+)萃取率为90%;且溶液中金属离子的起始浓度对萃取效果影响较小,但溶液pH对其影响较大。通过实验与理论计算发现,离子液体对Fe~(3+)的萃取过程存在阳离子交换与离子对的共同作用机制,但离子对作用占主导地位。     

酸性介质中煤电化学氧化动力学研究

在酸性介质中铁离子对煤浆电化学氧化动力学影响的分析,表明煤是由Fe~(3+)催化氧化的,且还原而成的Fe~(2+)在阳板上又氧化生成Fe~(3+)。推导出煤浆液中固体颗粒电氧化的数学模型。在含有Fe~(2+)的酸性煤浆中,用此模型计算了煤氧化化学步骤的速度常数。     

C_r~(3+):KM_gF_3晶体四角对称零场分裂常数D=-2.4cm~(-1)的研究

本文用晶体场理论的不可约张量方法,研究了EPR谱测到的CC_r~(3+):KMgF_3四角对称C_r~(3+)中心的零场分裂常数D=-2.4cm~(-1)产生的原因。按 Patel等人推断的微观结构,进一步考虑到与C_r~(3+) -K~+轴相垂直平面上的四个F~-的适度扩张(δ=0.1254),作了定量计算,得。C_r~(3+)-K~+间的F~-向C_r~(3+)移动△～(0.7709～0.7938)时,可导致与实验相符的零场分裂。     

BaM六角铁氧体的磁晶各向异性

本文半经验地得到了Fe~(3+)自由离子及其络离子系统的径向波函数R_3d(r),解释了3d电子的电子云延伸效应。并根据晶场理论用点电荷模型和高阶微扰近似,计算了BaM六角铁氧体2b晶座Fe~(3+)的单离子各向异性。计算结果与实验符合得很好。     

一种苯并噻唑席夫碱荧光探针对铁离子的识别

基于Fe~(3+)是人体内重要的微量金属之一,它在体内各种细胞中都起着关键性的作用,因此,对于Fe~(3+)的检测尤为重要.本文利用水杨醛、2-氨基苯酚和4-氨基-2-羟基苯甲酸为原料合成了一种基于苯并噻唑类衍生物希夫碱型荧光探针L,并对其结构进行了表征.在DMSO-H_2O(9:1,v/v,Tris 0.01 mol/L,pH=7.4)溶液中考察了探针L对Fe~(3+)的识别.结果表明探针L对Fe~(3+)具有良好的选择性识别作用,并且是荧光增强型探针,对于进一步的实际应用打下了良好的基础.其他共存的金属离子对Fe~(3+)的识别过程无明显干扰.探针L与Fe~(3+)的结合速度较快,结合比为1:2,结合常数为6.44×10~8M~(-2).     

蓝宝石的光学吸收谱研究

对蓝宝石光学吸收谱10个吸收带的特征作了详细讨论,结果表明,在所有不同颜色的蓝宝石样品中和在每个样品的不同偏振方向上,由光谱拟合求得的各带的峰位和带宽都基本不变,差别仅表现在带的强度上。通过聚类分析,这些带被分为5类,分别被命名为a,b,c,d和e,对它们的指派结果是:a带(a_1,a_2和a_3)为Fe~(3+)的自旋禁戒d-d跃迁;b带(b_1和b_2)和c带分别为Fe~(2+)/Ti~3+)交换耦合对和Fe~(2+)/Fe~(3+)交换耦合对跃迁;d带(d_1和d_2)为Ti~(3+)的自旋允许d-d跃迁;e带(e_1和e_2)则为Fe~(2+)的自旋禁戒d-d跃迁。     

金属离子对异柠檬酸脱氢酶激酶/磷酸酶(AceK)活性的影响

AceK是具有激酶与磷酸酶活性的双功能酶。本文研究了金属离子Mg~(2+)、Fe~(2+)、Ni~(2+)、Zn~(2+)对AceK激酶活性及磷酸酶活性的影响。实验表明Mg~(2+)是AceK激酶与磷酸酶激活剂,对激酶最佳激活浓度为2mmol·L~(-1),磷酸酶为5mmol·L~(-1)。但Fe~(2+)、Ni~(2+)、Zn~(2+)单独存在时,对AceK激酶、磷酸酶活性均没有明显作用,反而能较强地抑制Mg~(2+)激活的AceK酶活性,对激酶抑制作用由强到弱为Zn~(2+)、Ni~(2+)、Fe~(2+),对磷酸酶抑制作用由强到弱为Ni~(2+)、Fe~(2+)、Zn~(2+)。研究内容和结果为进一步研究AceK催化机制和结构功能打下了一定的基础。     

过渡金属离子(Fe~(3+),Co~(2+),Ni~(2+))和UO_2~(2+)与不同取代基偕胺肟络合机理的理论研究

偕胺肟基对铀酰离子具有很强的络合能力及较高的选择性,目前已成为海水提铀吸附材料研究的热点.本文运用阿姆斯特丹密度泛函(Amsterdam density functional,简称ADF)方法研究了UO_2~(2+)、Fe~(3+)、Ni~(2+)、Co~(2+)与不同取代基(—OH,—NH_2,—H,—F,—CF_3)偕胺肟的络合反应.密度泛函理论(density functional theory,简称DFT)对这些配位化合物的几何结构进行优化和相关热力学参数的计算与收集.从键能强弱方面分析,不同取代基偕胺肟螯合的基本趋势都是Fe~(3+)最稳定的,而UO_2~(2+)螯合是最不稳定的.从热力学角度分析,表明偕胺肟最容易与UO_2~(2+)和Co~(2+)进行螯合,而取代基为—CF_3的偕胺肟最难与UO_2~(2+)和Co~(2+)进行螯合.在液相环境中不同取代基偕胺肟与UO_2~(2+)和Co~(2+)离子螯合的稳定顺序均为—NH_2—OH—H—F—CF_3.在η2构型中,偕胺肟比其他取代基偕胺肟更稳定,其中UO2+2与氨基偕胺肟螯合过程中的ΔG(吉布斯自由能变)最低为-646.65 k J/mol.     

掺Fe~(3+)的TiO_2制备及其可见光催化降解亚甲基蓝

采用水热法制备了TiO_2晶体粉末,用XRD对其结构进行表征,并研究了可见光照射下其催化降解亚甲基蓝的效果,分析了亚甲基蓝初始质量浓度、TiO_2用量、掺Fe~(3+)量、光照时间和溶液初始pH值等因素的影响.结果表明:所制备TiO_2晶体为锐钛型,在1.5mg/L的亚甲基蓝溶液中(pH=8),加入掺Fe~(3+)量0.8%(摩尔分数)制备的TiO_2粉末使其用量为0.6g/L,室温下可见光照(40W白炽灯)反应6.5h,亚甲基蓝的降解率达96.12%.降解过程可用L-H动力学方程描述,表现为拟一级反应,速率常数为0.373 3/h.     

新型咪唑[4,5-f][1,10]邻菲啰啉衍生物的合成及对Zn~(2+)荧光识别

邻菲啰啉二酮(1)在醋酸与醋酸铵的作用下与芳香醛通过脱水缩合构筑咪唑环,首次合成了3个新型芳基咪唑化合物(3a~3c).利用IR和1 H NMR等对目标分子3进行了结构表征.首次探究了11种金属离子对目标产物3的荧光猝灭,选取了包括主族和副族的11种金属离子Ca~(2+)、Cr~(3+)、Hg~(2+)、Al~(3+)、Mn~(2+)、Na+、Pb~(2+)、Fe~(3+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、Fe~(2+).通过荧光测试研究了金属离子的荧光猝灭现象,并通过经典的方法计算出了荧光猝灭系数KSV.研究结果表明:Zn~(2+)对配体3a、3b、3c均产生优良的猝灭效果,并产生红移,因此可对Zn~(2+)进行荧光识别.荧光猝灭系数KSV的计算结果表明,金属离子的最低检出限可达10~(-5)mol/L.利用产生荧光猝灭现象可以广泛应用于金属离子荧光探针识别,从而达到检测金属离子的目的.因此,目标产物可作为Zn~(2+)的荧光探针.