碳掺杂TiO_2(101)晶面上水的吸附和解离

运用密度泛函理论研究了未掺杂、体相掺杂和表层掺杂碳的锐钛矿型二氧化钛(101)晶面(TiO_2(101))上水吸附及其分解动力学。结果表明:分子态水在3种表面上吸附结构比解离态的吸附结构更稳定,说明水在这3种表面上自发解离在热力学上是不允许的。进一步对3种表面上水解离的动力学研究表明:表面掺杂碳的TiO_2(101)上水解离的势垒最低,水在这个面上解离速度最快。这归因于表面碳掺杂对TiO_2(101)面的表层结构有很大影响。     

F-T合成铁-锰系催化剂的TPSR方法表征

采用程序升温表面反应(TPSR)方法,研究了F-T合成铁-锰系催化剂于不同条件下吸附CO后,在催化剂表面形成的不同加氢活性碳物种的形态和反应性。结果表明,一氧化碳在铁基催化剂上解离后,可形成三类不同加氢活性的碳物种:表面碳(或其衍生的表面碳物种)、体相碳化物和非活性碳。其中,表面碳是形成甲烷及高级烃的表面活性中间物;体相碳化物可能是催化剂在反应条件下的真实活性相;而非活性碳则可能导致催化剂的失活。适量的锰、钾助剂对一氧化碳的解离及碳物种的形成起促进作用。     

环丙烷与卤化氢相互作用本质的理论研究

在MP2/Sadlej pVTZ水平对环丙烷(C3H6)与卤化氢(HX,X=F,Cl,Br,I)分子的1∶1复合物进行几何结构优化,最稳定结构为HX分子几乎与环丙烷的碳环位于同一平面,且其氢原子指向环丙烷的一个碳碳弯键的中点.此外,渐近修正对称匹配微扰理论(DFT-SAPT)能量分解结果说明静电、诱导和色散力对描述此类弯键复合物都很重要,从HF到HI,静电能占总吸引作用能的百分比逐渐减少,色散能占总吸引作用能的百分比逐渐增加.     

CCCS与ECCS树脂对Au(Ⅲ)吸附性能的比较

分别以环硫氯丙烷和环氧氯丙烷作为交联剂,合成交联壳聚糖树脂,测定其对Au(Ⅲ)的静态吸附性能.采用正交试验法全面考察了环硫氯丙烷交联壳聚糖(CCCS)树脂和环氧氯丙烷交联壳聚糖(ECCS)树脂吸附Au(Ⅲ)过程中,各主要因素对吸附性能的影响.结果表明,环硫氯丙烷交联壳聚糖树脂比环氧氯丙烷交联壳聚糖树脂所能适应的pH值、温度、初始离子浓度等条件范围更广,且在同样吸附条件下,环硫氯丙烷交联壳聚糖树脂比环氧氯丙烷交联壳聚糖树脂有更优良的吸附性能.环硫氯丙烷交联壳聚糖树脂对Au(Ⅲ)的吸附量可达296.67μg/mg,吸附率可达98.1%.     

N2O在Pt(111)表面的吸附结构

基于密度泛函理论和周期平板模型,通过Nt-T,Nt-T-O-T,Nt-B-O-T,Nt-B-Nc-T和Nt-T-Nc-T五种吸附结构研究了N2O分子在Pt(111)表面的吸附,发现Nt-T位是最稳定的吸附位,且吸附主要是通过末端Nt原子与表面作用.从吸附结构分析了N2O分子在Pt表面可能的解离过程.     

H_2O在Cu(111)表面吸附和解离的第一性原理

为了研究H_2O对锂离子电池负极集流体铜表面的影响,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对H_2O在Cu(111)面的吸附和解离进行了计算。通过Materials Studio软件的Dmol 3模块,计算了相关的几何参数、能垒和态密度等。研究结果表明,H_2O在清洁和预吸附O的Cu(111)表面吸附的最稳定吸附位置都为top位,且H_2O都以分子形态进行吸附。通过态密度分析表明,当H_2O在预吸附O的Cu(111)表面吸附时,O 2p态与Cu 3d态有较强的杂化作用,而在清洁表面则不明显;H_2O在清洁Cu(111)表面解离的能垒为148.54kJ/mol,当在预吸附O原子的Cu(111)表面解离时,能垒明显降低到92.73kJ/mol,表明预吸附O原子能促进H_2O在Cu(111)表面的解离。     

黄铜矿吸附5-戊基-1,2,4-三唑-3-硫酮的热力学及机理

以正己酸和氨基硫脲为原料,加热回流条件下得到己酰胺硫脲中间体,该中间体在碱溶液中成环并酸化制得5-戊基-1,2,4-三唑-3-硫酮(PETT),采用红外光谱和核磁共振氢谱及碳谱确认其结构。研究PETT对黄铜矿的浮选性能及其在黄铜矿表面的吸附热力学及机理。研究结果表明:PETT是黄铜矿的优良捕收剂,其吸附于黄铜矿表面的优选p H范围为4.0~9.0,吸附量随着温度的升高而增大,其等温吸附符合Langmuir模型,吸附焓变ΔH为54.27 k J/mol,熵变ΔS为278.82 J/(mol·K),吸附自由能变ΔG为-28.81 k J/mol(298 K)。PETT吸附于黄铜矿表面的过程可能为自发、吸热的单分子层化学吸附。PETT通过其三唑环内氮原子和环外硫原子与黄铜矿表面的铜原子成键而化学吸附于黄铜矿表面。     

CuO—La2O3／γ—Al2O3上CO和NO吸附的红外光谱研究

应用XRD分析了催化剂的体相结构,用红外光谱研究了CO和NO在CuO-La_2O_3/γ-Al_2O_3催化剂上的吸附,并对表面铜的价态进行了表征。氧化态样品的体相存在CuO、CuAl_2O_4,可能还有CuLa_2O_4物相,表面铜以 2价的形式存在。还原态样品的体相存在Cu~0、CuLa_2O_4,可能还有CuAlO_2,表面存在Cu~0、Ca~ 和少量的Cu~(2 )。CO容易在Cu~.、Cu_2O及CuAlO_2上形成分子态吸附;同时还存在HCO_3~-、CO_3~(2-)物种。NO容易吸附在CuO、CuAl_2O_4和CuLa_2O_4上,在Cu~0上可能解离吸附,还产生NO_3~-吸附物种。氧化态样品上,150℃以上,CO使Cu~(2 )还原为Cu~ 。还原态样品上,NO和CO交替吸附和共吸附实验证明低温出现了NO/Cu~(2 )和CO/Cu~ 的选择吸附现象。     

聚二硫二丙烷磺酸钠对铜电沉积过程的表面作用机理研究

酸性镀铜溶液中表面活性剂聚二硫二丙烷磺酸钠的表面作用机理表现为：吸附态的聚二硫二丙烷磺酸钠与Ｃｕ＋形成表面络合物阻化铜离子的电沉积．铜的电结晶过程符合二维圆盘状瞬时成核模式     

担载型镍基催化剂上甲烷二氧化碳重整反应机理的研究

采用TPSR、TPD和脉冲反应等方法对担载型镍基催化剂上甲烷二氧化碳重整反应过程中二者的吸附和解离行为进行了详尽的研究．结果表明：CH4在镍基催化剂表面被吸附时至少可解离为三种表面碳物种——Cα、Cβ和Cγ．其中完全脱氢的Cα物种是活泼的反应中间体，而石墨态的Cγ物种则可能是造成催化剂积碳的前身物．高温下部分脱氢的Cβ物种可与H2或CO2反应生成CH或CO．另一方面，CO2仅在该催化剂表面发生弱吸附且只形成一种吸附态．在此基础上推测出甲烷二氧化碳重整反应的协同作用机理．     

废菌渣活性炭对苯酚和铜离子的吸附性能分析

以废菌渣为原料,采用硫酸铝与硝酸复合改性制备废菌渣活性炭,应用红外光谱分析和等电点进行表征,并对活性炭吸附苯酚、铜离子的动力学与等温线进行拟合分析.实验结果表明:活性炭具有芳香共轭结构,表面富含多种官能团,有利于对苯酚、铜离子的吸附;活性炭对苯酚、铜离子的吸附满足二级动力学模型,且颗粒内扩散不是控制吸附速率的主要步骤;活性炭对苯酚的吸附为自发放热的优惠吸附,而对铜离子的吸附为自发吸热的优惠吸附,符合Freundlich等温吸附模型;双组分等温吸附仍满足Freundlich等温吸附模型,苯酚与铜离子在活性炭上的吸附表现为协同作用;活性炭对苯酚的吸附机理主要为疏水键力,而对铜离子的吸附机理主要为离子交换和配位作用.     

用格点法研究银或银金合金表面上氧的吸附规律

对混合式格点法作了进一步的改进，并用这一改进方法研究了氧在银或银合金表面上的吸附，结果表明：氧分子在银表面上发生吸附的阈值约为６．５ＫＪ．ｍｏｌ＾－１；氧分子动量大于４５ａｕ或合金中金的质量分数大于０．３时，都不发生分子氧的吸附，另外，处在振动激发态的氧分子比在振动基态的更容易发生吸附。     

甲醇在石墨烯负载Pt团簇表面吸附性能的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论计算分析了石墨烯的几种形式的缺陷及铂团簇与其结合的稳定构型,并使用该构型分析甲醇在铂上的吸附,与完美石墨烯表面吸附铂和甲醇的情况进行对比.结果表明:铂团簇在缺陷石墨烯表面的吸附强于在完美石墨烯表面的吸附,亦即缺陷石墨烯表面有一定的固定铂团簇的作用.石墨烯缺陷可以提高催化剂铂团簇的稳定性,防止烧结.此外,甲醇在缺陷石墨烯表面的吸附能力低于其在完美石墨烯表面的吸附能力,因其负载的铂与石墨烯表面的碳有较强的结合.     

苝四甲酸二酐PTCDA分子基态和激发态的密度泛函理论

利用密度泛函理论研究了PTCDA分子,计算并讨论了PTCDA分子的稳定几何构型、电子结构与前线轨道能级、激发态能隙（HOMO-LOMOgap）,并对于基态与激发态的能级做了一定的比较。结果表明,PTCDA是一种平面分子,其吸收光谱集中在紫外波段,HOMO、LUMO能隙约为2．5eV。     

活性炭处理含氰废水机理研究：吸附和催化氧化机理

通过实验探讨了含氰废水在活性炭表面上的吸附和氧化历程，提出了以化学吸附为特征和在氰化物的氧化过程中铜化合物起催化剂作用的观点．实验研究了金属离子、溶液ｐＨ值及溶解氧对活性炭处理氰化物容量的影响，分别用热力学和动力学实验来计算吸附热和吸附活化能，从而提出吸附机理和催化氧化反应机理．结果指出，氰化物在活性炭上的催化氧化反应与活性炭的表面含氧基因、催化剂Ｃｕ２＋和吸附的溶解氧有关．这一机理对实际处理合氰电镀废水有指导意义．     

大麻杆活性炭对染料吸附性能的研究

以天然大麻杆为原料,采用磷酸活化法制备大麻杆活性炭。利用低温氮吸附对样品的比表面积与孔结构进行了表征,并利用亚甲基蓝与甲基橙两种染料对活性炭在液相中的吸附行为进行了研究。结果表明,样品的比表面积与中孔孔容随着活化温度的升高而增大,在500℃时达到最大值1325.73m2/g,随后由于磷酸过度活化导致结构坍塌致使各参数有所降低;在25℃下,大麻杆活性炭对亚甲基蓝与甲基橙的吸附等温线均遵循Langmu ir方程,单层吸附量分别达到471.698mg/g和363.64mg/g,吸附量主要受微孔孔容、染料分子尺寸及染料分子与活性炭表面作用力三者的共同影响。吸附动力学能够很好的符合准二级动力学方程,且亚甲基蓝的吸附速率高于甲基橙。     

活性炭纤维脱除燃煤烟气中汞的试验研究

在一维煤粉燃烧试验台上进行了活性炭纤维脱除燃煤烟气中汞的试验研究．采用Ontario-Hydro方法研究燃煤烟气中汞的形态分布，利用三种不同活性炭纤维对实际烟气进行汞的吸附试验．结果表明，烟气中气态汞主要以单质汞为主，飞灰未燃尽碳可以吸附气相汞；活性炭纤维对汞有较好的吸附效果，其表面含氧、含氮官能团以及水分对汞的吸附，特别是对Hg^0的吸附氧化有促进作用．     

水环境变化下泥沙颗粒的界面作用特征研究

 通过泥沙颗粒表面孔隙特征分析实验与硝酸铜吸附实验,分析比较干净态泥沙与原状沙的界面作用规律,说明水环境变化下泥沙颗粒的界面作用特征。采用物理化学吸附仪分析泥沙颗粒的表面形貌特征,实验结果揭示干净态泥沙表面孔隙结构丰富,表面形貌较原状沙复杂。铜离子吸附实验结果给出干净态泥沙与原状沙的最大饱和吸附量分别为0.854与4.525 g/kg,吸附/解吸速率分别为1.511与5.652,表明了原状沙界面作用能力高于干净沙。水环境变化造成污染物在泥沙颗粒表面的吸附与聚集,改变了泥沙颗粒的表面形貌特征,而生物膜与腐殖质的存在增强了泥沙颗粒的界面作用能力,界面作用特征由物理吸附作用转变为化学吸附作用。     

负载Pd/Cu活性碳纤维的孔结构研究

采用吸附仪测定了所制负载金属活性碳纤维的吸附等温线 ,然后用不同理论方法对孔径分布进行表征分析。结果表明负载Pd Cu的活性碳纤维仍以微孔为主 ,微孔孔径呈单分布。随着活性碳纤维负载Pd Cu量的增加 ,中孔孔容增大 ,纤维孔径分布曲线的举点 (峰值 )位置略有增加 ,平均微孔孔径增大 ,但负载量在 10 %以内时最大微孔孔容和BET比表面积下降。负载Pd Cu活性碳纤维的孔结构特征与催化反应性能有密切联系     

SnO2(110)表面In掺杂对NO2气敏吸附性能提升的理论研究

为了阐明In的掺杂能提高SnO₂(110)表面气敏性能的反应机制,采用密度泛函理论研究了NO₂分子在In掺杂SnO₂(110)表面的吸附行为. 计算结果表明:In的掺杂可以提高材料表面的导电性,形成具有氧空位的缺陷表面,有利于发生活性氧在表面的预吸附过程. 掺杂的In_5c/SnO₂(110)表面对NO₂表现出良好的吸附性,对NO₂气体的选择性和灵敏度提高的主要原因是In掺杂后氧空位缺陷表面的形成. 此外,活性氧物种的预吸附对材料表面气敏性能的影响取决于NO₂在材料表面的具体吸附位点,其中Sn_5c位点的吸附促使电荷从表面转移到气体分子,导致表面电阻的增大以及氧空位的产生,从而表现出优异的气敏吸附性能.