采用离子热方法合成夹心型钨磷酸盐

采用离子热方法在离子液体[Emim]Br(1-乙基-3-甲基咪唑溴盐)中合成了夹心型的钨磷 酸盐H₃(Emim)₇[Ni₄(Mim)₂(PW₉O₃₄)₂]·4H₂O(1)(Mim 为乙基咪唑). 通过X 射线衍射、元素分析、 红外光谱、热重、XRD、电化学和光催化等对该化合物的结构和性质进行了测试和表征. X 射 线单晶衍射分析表明: 化合物1 属单斜晶系, C2/c 空间群, 晶胞参数: a = 35.584(7) Å, b = 14.513(3) Å, c = 24.423(5) Å, α= 90.000°, β= 101.38(3)°, γ= 90.000°, V = 12365(4) ų, Z = 4. 在化 合物1 的晶体结构中, 阴离子框架为2 个乙基咪唑分子修饰的有机无机杂化夹心型阴离 子[Ni₄(Mim)₂(PW₉O₃₄)₂]^10-, 而且多酸阴离子的表面氧原子与游离的抗衡阳离子1-乙基-3-甲基 咪唑之间存在着广泛的C-H···O 氢键作用, 进而构筑成为一个三维的超分子框架.     

过渡金属离子连接的2-D 层状夹心型锑钨酸盐的合成与结构表征

利用常规合成方法合成了1 个夹心型锑钨酸盐H_4.8{Mn(H₂O)₄}₂[{Mn(H₂O)₂}₂{Mn_2- (H₂O)₄}_0.8{W₂(H₂O)₂(OH)₂}_0.2(B-β-SbW₉O₃₃)₂]·16H₂O (1), 对其进行了红外光谱和热重表征, 并测定了晶体结构. 晶体衍射数据显示, 该化合物属于三斜晶系, P-1 空间群, a = 13.3636(17) Å, b = 14.1137(18) Å, c = 14.1369(18) Å, α= 95.989(2)°, β= 106.839(2)°, γ= 103.708(2)°, V = 2436.1(5) ų, Z = 1, R_l = 0.0652, wR₂ = 0.1564. 晶体解析表明, 化合物1 中夹心型锑钨酸盐多阴 离子通过过渡金属Mn²⁺离子共价连接成2-D 层状结构.     

西藏地热异常区CO2 脱气研究: 以朗久和搭格架地热区为例

地球CO₂ 脱气作用在长时间尺度上对大气CO₂ 浓度有着巨大的影响, 是全球碳循环模型的重要组成部分. 西藏地区独特的构造条件形成大量水热异常区, 为研究热液运移过程中CO₂ 脱气作用提供了绝好的条件. 通过对朗久和搭格架地热异常区地质环境、水汽特征的研究表明两区热液组成成分均由钾长石和钠长石控制, 但出露温泉水朗久地区为Na-Cl 型, 搭格架地区为Na-HCO₃ 型. 两个地热田温泉水中CO₂ 分压模拟结果显示温泉水在从含水层向地表迁移过程中发生脱气作用. 通过对朗久地热田和搭格架地热田不同CO₂ 脱气机理的研究, 分析出不同的CO₂ 脱气量计算公式并计算出朗久地热田CO₂ 的脱气通量约为3.6×10⁶ kg km^-2 a^-1, 搭格架地热区CO₂ 的脱气通量约为3.3×10⁶ kg km^-2 a^-1.     

O/Au(111)表面水活化氧化CO机理的密度泛函研究

采用密度泛函的方法研究了水分子在氧覆盖Au表面活化氧化CO的机理. 水分子和表面吸附的氧原子相互作用, 生成OH_ads基团; 生成的OH_ads基团和CO_ads反应生成HOC_Oads; 最后HOCO_ads在水分子的帮助下解离生成CO₂. 整个总包反应方程式为1/2H₂O_ads + H₂O_ads + 1/2O_ads+ CO_ads→ H₃O_ads + CO₂, _gas, 即只需要1/2个氧原子就可以生成一个CO₂, 表明当表面有H₂O存在的时候, CO₂的产量要比只有O_ads时要多. 所有基元反应的反应能垒都很低, 从而保证反应可以在低温下进行, 此机理很好地解释了实验现象.     

固相反应合成掺铜磷酸锌锂

以ZnSO₄·7H₂O, (NH₄)₃PO₄·₃H₂O为原料, 硫酸铜为掺杂剂, 以PEG-400为表面活性剂, 经低热固相反应合成得到掺铜磷酸锌铵. 接着以PEG-400为表面活性剂, 用掺铜磷酸锌铵与Li₂CO₃经室温固相反应得到前驱体, 然后在700℃下煅烧前驱体, 得到锂电池电极材料掺铜磷酸锌锂纳米晶. 用产物XRD图谱数据计算得到的信噪比作为实验的考察指标, 实验中应用了均匀设计实验法及数据挖掘技术, 在数据挖掘成果的指导下进行了实验. 结果表明, 产物的信噪比随着掺杂铜离子的增加而直线增加. 用最优工艺条件合成的产物为50 nm的掺铜LiZnPO₄, 信噪比为30.41, 与数据挖掘得到的最佳结果相吻合, 表明应用固相合成法制备掺铜磷酸锌锂及把信噪比作为一种指标去控制合成结果是可行的.     

二维光子晶体线缺陷波导慢光抽运增强光参量增益

推导了非线性光子晶体线缺陷波导中抽运光群速度与光参量放大增益的理论模 型. 理论结果表明, 慢光抽运可以增强光参量放大效应. 为获得相同的增益, 当波导长度不变时, 慢光波导所需的抽运光功率可以减少为普通波导的(v_gn/c)²; 当抽运光功率不变时, 慢光波导所需的长度可以减少为普通波导的(v_gn/c)², 其中n为普通波导的材料折射率, v_g为慢光波导的群速度, c为真空中的光速. 数值计算结果验证了我们的理论预测.     

系列Fe(Ⅱ/Ⅲ)配位超分子的晶体结构及光电性能

采用水热合成方法得到了3种Fe(Ⅱ/Ⅲ)配合物: [Fe₂(μ₂-btec)(μ₂-H₂btec)(phen)₂(H₂O)₂]_n(1), [Fe₂(btec)(phen)₂(H₂O)₄](2), {[Fe(o-pha)(phen)(H₂O)]•H₂O}_n (3), (phen=1, 10-phenanthroline, o-H₂pha= o-phthalic acid, H₄btec=1, 2, 4, 5-benzenetetracarboxylic acid). X射线单晶衍射结果表明, 配聚物(1)和配合物(2)都是以均苯四甲酸根做为桥, 分别形成了1D和双核结构; 配聚物(3)是以邻苯二甲酸根为桥形成了1D结构. 3种配合物中羧基配位模式各不相同, 在配合物(2)中, 采用了μ₂-η¹η¹η¹η¹配位模式; 配聚物(3)中, 邻苯二甲酸根的两个邻位的羧基采用了μ₂-η²η¹模式; 而配聚物(1)中均苯四甲酸根存在两种不同的配位模式, 一种为μ₂-η¹η¹η¹η¹, 另一种为两个对位羧基参与配位的μ₂-η¹η¹模式. 此外, 分子间大量氢键的存在和π-π堆积作用又将3个配合物分别网成了3D和2D无限结构. 通过红外光谱(IR)、电子吸收光谱(UV-Vis-NIR)及表面光电压光谱(SPS)等方法对配合物进行了表征. 重点分析了3种配合物的表面光电压光谱, 结果表明, 它们在300~600 nm范围内均有正的光伏响应, 呈现出一定的p型半导体行为特征. 而且由于3种配合物的结构、中心Fe离子的价态和Fe离子配位环境不同, 使得3种配合物的SPS响应带的强度、位置和峰数都出现明显不同. 此外, 将SPS结果与其电子吸收光谱进行关联, 发现它们基本上是一致的.     

α-FeOOH和γ-FeOOH分别制备BaFe12O19的形成历程及磁性能对比

分别以α-FeOOH和γ-FeOOH为原料, 经化学沉淀-局部规整法制备了棒状BaFe₁₂O₁₉, 通过XRD, FT-IR, SEM及VSM技术对两种FeOOH制备BaFe₁₂O₁₉的形成历程及磁性能进行了对比研究. 形成历程可归纳为: 以α-FeOOH和γ-FeOOH为原料制备的前驱体α和前驱体γ均为针状结晶态BaCO₃包覆FeOOH复合物, 前驱体在焙烧过程中经过FeOOH脱羟基反应、中间相α-Fe₂O₃和BaFe₂O₄ 生成反应及两中间相反应得到终产物BaFe₁₂O₁₉. 然而, 前驱体?焙烧中间相α-Fe₂O₃直接由α-FeOOH脱羟基形成, 而非γ-FeOOH脱羟基生成的γ-Fe₂O₃再经相转变而形成, 因而其结晶有序程度相对较高; 这进一步引起发生BaFe₂O₄ 生成反应时, 前驱体α焙烧物中BaCO₃的结晶有序程度较高且其焙烧中间相BaFe₂O₄生成速率略低和结晶有序程度略高. 这些差异导致前驱体α 1000℃焙烧物的结晶有序程度和纯度均低于前驱体γ1000℃焙烧物, 但颗粒长径比却较高, 进而引起前驱体α 1000℃焙烧物呈现较高的矫顽力、饱和磁化强度和剩余磁化强度.     

三维超分子结构多金属氧酸盐(H2en)3[(NiO6)Mo6O18(As3O3)2]Cl2·6H2O 的合成与结构表征

以Na₂MoO₄·2H₂O, Na₃AsO₃, NiCl₂·6H₂O, 乙二胺等为原料, 通过常温水溶液方法合成一例Anderson 结构衍生物(H₂en)₃[(NiO₆)Mo₆O₁₈(As₃O₃)₂]Cl₂·6H₂O (1, en = ethylenediamine),并对其进行了红外、紫外、热重、X 射线粉末衍射及X 射线单晶结构测定. 晶体结构测定表明, 化合物属于三斜晶系, P-1 空间群, 晶胞参数: a = 0.94190(6) nm, b = 1.08612(8) nm, c = 1.10976(8) nm, α = 95.6890(10)°, β = 92.6460(10)°, γ = 90.8800(10)°, V = 1.12828(14) nm³, Z = 1, R₁ = 0.0441, wR₂ = 0.1189. 化合物1 分子由一个[(NiO₆)Mo₆O₁₈(As₃O₃)₂]^4-阴离子, 2 个Cl^-离子, 3 个质子化的乙二胺和6 个结晶水组成. 杂多阴离子[(NiO₆)Mo₆O₁₈(As₃O₃)₂]^4-借助氢键与质子化的乙二胺及Cl^-离子相连构筑成三维超分子结构.     

陈国达矿(Ag9FeTe2S4): 胶东地区金矿床中发现的硫碲化物新矿物

陈国达矿(Ag9FeTe₂S₄), 产于中国胶东金矿区埠南金矿的含金-银的黄铜矿-石英脉中, 呈5~70 μm的半自形-他形粒状与方铅矿、黄铜矿、碲银矿、银金矿、自然银、未定名的Ag₆TeS₂, Ag₁₆FeBiTe₃S₈共生, 并被自然银和螺状硫银矿包围交代. 其平均化学成分(16个EPMA分析值)为Ag_8.97Fe_1.00Te_1.99S_4.04, 理想化学式Ag₉FeTe₂S₄. 利用甘多菲照相及同步辐射迴摆照相技术, 获得陈国达矿的67个衍射线, 主要衍射强线的d值和相对强度(括号中)为: 6.742(69), 6.416(39), 5.951(33), 3.265(100), 2.981(24), 2.649(22), 2.25(24), 2.188(71), 2.142(22), 2.123(31), 2.044(23), 1.949(33). 该衍射数据指标化为斜方晶系, a = 12.769 (2) Å, b = 14.814(2) Å, c = 16.233 (1) Å, V = 3070.6 ų, Z = 9, d_cal = 6.85 g/cm³. 反光显微镜下, 陈国达矿的光学性质与硫银锡矿接近, 浅灰色, 无明显非均质性, 摩氏硬度2~3, 颜色指数: x = 0.3027, y = 0.3076, Y = 25.78%, λ_d = 474 nm, Pe = 3.68%. 该矿物以中国地质学家、地洼学说的创立人陈国达教授的姓名命名. 该矿物及命名经IMA-CNMMN于2004年投票通过. 2005年作者补充数据后, 由CNMMN主席正式公布, 批准号2004-042a.     

二聚结构[(CH3)4N]4[PW11O39H2La(H2O)4]2·3H2O的合成、结构及性质

以α-Na₇PW₁₁O₃₉·nH₂O, LaCl₃·7H₂O 和(CH₃)₄NCl 为原料, 利用常规水溶液方法合成了 2:2 型二聚的单缺位Keggin 结构稀土衍生物[(CH₃)₄N]₄[PW₁₁O₃₉H₂La(H₂O)₄]₂·3H₂O (1). X 射线 单晶衍射结果表明, 该晶体属三斜晶系, P-1 空间群, 晶胞参数: a = 1.35383(10) nm, b = 1.60687(12) nm, c = 1.86958(13) nm, α = 65.9630(10)°, β = 83.1650(10)°, γ = 83.6780(10)°, Z = 1, R1 = 0.0589, wR2 = 0.1447. 二聚阴离子{[(α-PW₁₁O₃₉H₂)La(H₂O)₄]₂}^4-由2个[α-PW₁₁O₃₉]^7-缺位阴 离子通过2 个[La(H₂O)₄]³⁺配离子连接形成, La³⁺离子占据[α-PW₁₁O₃₉]^7-阴离子的缺位位置, 采 用九配位单加冠四方反棱柱构型, 相邻的2 个单取代阴离子[α-PW₁₁LaO₃₉]^4-通过2个La –O_t –W 桥连成二聚物. 热重分析结果表明, 化合物1 在25～600℃范围内表现为两步失重; 循环伏安 行为表明, 化合物1 阴离子在pH 4.3 的水溶液中存在两步可逆的单电子还原过程.     

地质作用与碳循环研究的回顾和展望

大气温室气体浓度升高与全球气候变化相互关系的探讨使地球系统的碳循环受到了越来越多的关注. 后者是指碳在岩石圈、水圈、大气圈和生物圈之间, 以CO₃^2- (以CaCO₃, MgCO₃ 为主), HCO₃^-1, CO₂, CH₄, (CH₂O)_n(有机碳)等形式相互转换和运移的过程. 它既可制约一系列资源环境问题, 如农林业和水泥生产、化石燃料的形成分布、大气CO₂ 浓度变化等, 也受制于一系列地质作用, 如风化作用、搬运沉积作用、地震火山作用等.掌握其运行规律和机制, 是可持续发展的重要科学支撑.     

NH2-SBA-15介孔分子筛制备及其吸附重金属离子性能

利用甲苯二异氰酸酯(TDI)作桥连分子制备氨基官能化介孔SBA-15分子筛. 首先, SBA-15表面的Si-OH与TDI分子中的一个-NCO基反应, 然后, TDI分子中另一端未参与反应的-NCO基与乙二胺分子中的一个-NH₂基反应, 通过上述两步反应, -NH₂被成功嫁接到介孔SBA-15分子筛表面. X射线粉末衍射仪(XRD)、N₂ 吸脱附、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和²⁹Si MAS NMR表征结果表明, -NH₂被成功引入到SBA-15分子筛表面, 且材料具有高氨基官能化和良好的介孔结构. 由于金属离子与所嫁接氨基间的络合作用, NH₂-SBA-15介孔分子筛对水溶液中的Pb²⁺, Cr³⁺, Cd²⁺, Ag⁺和Cu²⁺的吸附率分别为99.9%, 99.7%, 99.8%, 99.5%和99.9%.     

应力下OsSi2电子结构和光学特性研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论(Density Functional Theory)赝势法, 对各向同性形变下OsSi₂的电子结构、态密度和光学性质进行了理论计算. 计算结果表明, 当晶格常数从96%, 100%, 104%依次进行各向同性形变时, OsSi2的带隙逐渐减小. 当晶格参数被压缩到原来的96%时, OsSi₂的间接带隙值E_g=0.928 eV, 当晶格参数被拉伸到原来的104%时, OsSi₂的间接带隙值E_g=0.068 eV. 其光学特性曲线向低能方向漂移, 晶格拉伸使得OsSi₂的静态介电函数增大而压缩使其减小; 晶格压缩可以使其吸收响应增强, 进而提高光电转换效率.     

高度有序LiNi2/3Mn1/3O2正极材料的制备与改性

用共沉淀的方法合成LiNi_2/3Mn_1/3O₂层状结构的锂离子电池正极材料, 研究了原材料中锂源用量对产物中锂的含量、锂离子和镍离子的错位以及电化学性能的影响. 结果表明, 通过调节锂源用量, 可以获得高有序度的样品, 当锂源用量为120%时, 经过600℃烧结3 h, 900℃下再烧结5 h, 产物中锂的含量接近理论计量比, 错位率可低至1.27%, 表现出很好的结构有序性, 在C/20倍率下, 首次充放电可达172 mAh/g. 进一步采用SiO²进行表面包覆改性, 可获得优异的循环性能.     

贵州氟中毒病区燃煤的潜在氟化氢释放

采用飞行时间二次离子质谱(TOF SIMS)分析了21件煤样, 它们取自贵州普安和普定等地的5个氟中毒地方病流行自然村, 总硫和总氟含量分别为0.24%~5.58%(质量分数)和90.2~149.2 mg/kg, 系日常生活用燃煤, 出产于地表及临近地表, 故曾遭一定程度风化. 全部煤样被检出H₃O⁺, H₂SO₄⁺, HSO₄^-, F^-及K⁺和Na⁺等质谱特征离子, 前三者直接标志了水合硫酸(H₂SO₄H₂O)的存在, 后者指出了氟呈盐的形式. 结论是当地生活燃煤天然含有酸(H₂SO₄H₂O)与碱(F^-). 推论是此酸与碱在加热或燃烧条件下必将发生化学中和反应而释放出氟化氢(HF)(BP 19.5℃). 室内200℃加热煤试验结果和普安县青山乡等农户煤炉现场检验结果均直接再现氟化氢释放.     

Fokker-Planck模拟离子声波中离子的能量输运

利用线性化Fokker-Planck方程模拟了激光等离子体中的离子声波, 重点研究了离子声波过程中的离子热流. 通过将线性化Fokker-Planck方程转化为本征值问题, 求解得到离子声波的本征模和扰动分布函数, 进而计算出ZT_e/T_i和kλ_ii对离子热导的影响, 这里Z, T_e/T_i, k, 分别表示离子的有效电荷数、电子与离子的温度之比、离子声波的波数和离子的平均自由程. 在碰撞极限下kλ_ii→0数值计算给出的离子热导与Braginskii的结果一致. 当kλ_ii较大时, Braginskii理论不再成立, 离子热流出现受限的现象. 在朗道阻尼可以忽略的情况下, 离子热导随kλ_ii的演化能够非常好地用公式进行拟合, 并给出了拟合参数与ZT_e/T_i的关系.     

叙永石的Hugoniot物态方程及高岭石→莫来石转变机制的初步分析

用阻抗匹配法和PZT压电探针技术 ,在 100GPa的冲击压力范围内测量了两种孔隙度的叙永石样品的Hugoniot物态方程 ,发现其存在低压和高压两个相区 .通过用热力学叠加原理计算的理论Hugoniot物态方程与实测结果的对比 ,确定了其高压相区的矿物组分 ,并据此分析其相变机制 .这一新的途径确认 :高岭石→莫来石高温高压转变过程中存在SiO₂ 和Al₂O₃ 的大量分凝 ,由SiO₂ 和Al₂O₃ 反应生成莫来石是形成莫来石的主要途径.     

CdS修饰TiO2纳米管阵列制备及其光电催化产氢性能

为了实现利用可见光高效产氢, 研究开发了具有可见光响应的CdS/TiO₂纳米管阵列光催化剂. 利用电化学阳极氧化法, 在0.15 mol/L NH₄F和0.08 mol/L H₂C₂O₄的电解液中用钛片制备TiO₂纳米管阵列, 纳米管管径为80~100 nm, 管长约为550 nm; 在氨-硫脲体系中通过水浴化学池沉积将CdS纳米颗粒复合在TiO₂纳米管上. 以300 W氙灯为光源, CdS/TiO₂纳米管阵列(2×54 mm×100 mm)作为光阳极, 外加1.0 V槽电压, 0.1 mol/L Na₂S和0.04 mol/L Na₂SO₃为电子给体, 光电产氢速率达到245.4 μL/(h·cm²), 表明CdS/TiO₂纳米管阵列是一种有前景的光催化产氢材料.     

扬子克拉通北缘显生宙碎屑沉积岩Mo同位素初步研究及其地质意义

通过对扬子克拉通北缘西乡-碑坝小区寒武纪-侏罗纪碎屑沉积岩的Mo、Nd同位素进行测定, 结合微量元素数据分析, 结果表明, 该区寒武纪-侏罗纪碎屑沉积岩的d 98Mo变化范围在-0.65‰ ~ +1.87‰之间, eNd(t)变化范围在-1.46 ~ -10.90之间. 茅口组晚期一个样品(4820)具有相对偏正的δ⁹⁸Mo和ε_Nd(t)(0.97‰, -1.46), 有可能与二叠纪晚期峨眉山地幔柱的喷发过程中, 扬子克拉通北缘古海水中富集的大量硫化氢有关, 此时海水中的MoO₄^2-转变为MoS₄^2-, 并具有偏正的Mo同位素组成. 晚二叠世长兴期样品(4814)也具有明显偏正的δ⁹⁸Mo(1.87‰), 但eNd(t)相对偏负(-10.90), 并具有相对较高的总有机碳(TOC)含量和总硫含量(TS) (分别为1.52%, 2.02%), 暗示该时期具有较高的初级生产力和有机碳埋藏量, 似乎表明脱硫酸还原作用产生的大量HS^-, H₂S与同期海相沉积岩明显偏正的δ⁹⁸Mo有一定的耦合性. 研究显示, 古大陆边缘碎屑沉积岩的Mo同位素变化, 与区域构造活动及产生的环境效应存在一定的相关性, 可以作为指示区域古环境演化的有效示踪剂.