镝、钬、铒的乙酸二乙酰丙酮一水络合物的晶体结构与分子结构

镝、钬、铒的乙酸二乙酰丙酮—水络合物M—L{[DyC_2H_3O_2·(C_5H_7O_2)2·H_2O]_2、[HoC_2H_3O_2·(C_5H_7O_2)_2·H_2O]_2和[ErC_2H_3O_2·(C_5H_7O_2)_2·HD]2}的晶体结构用X射线衍射法确定。属于同构,三斜晶系,空间群P,Z=1。其晶胞参数分别为:Dy—L,α=7.511(2)、b=8.559(3)、c=13.317(6)、α=84.91(3)°、β=86.05(3)°、γ=66.75(3)°;Ho—L,α=7.522(3)、b=8.551(3)、c=13.275(7)、α=85.00(4)°、β=86.32(4)°、γ=66.75(3)°;Er—L,α=7.472(2)、b=8.536(3)、c=13.225(5)、α=85.00(3)°、β=86.39(3)°、γ=66.90(2)°。 结构用重原子法解出。最后的一致性因子分别为:Dy—L,R=0.0272、R_w=0.0260;Ho—L,R=0.0642、R_w=0.0565;Er—L,R=0.0417、R_w=0.0389。在晶体中,每二个稀土金属离子通过乙酸根中氧原子形成的氧桥相联,组成双核稀土络合物分子。其中每个稀土金属离子是八配位的。     

正己烷在CaCO3(100)面吸附的第一性原理研究

致密油在储层多孔介质中的吸附研究多以定量的实验研究为主,定性的机理研究较少。以正己烷为对象,从原子分子层面定性研究其在碳酸钙表面的吸附能力,为解释致密油在储层岩石基质上的吸附性提供了有力依据。采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了C_6H_(14)分子在CaCO_3(100)面的吸附能,对比分析了吸附前后的物理结构和电子态密度。结果表明:C_6H_(14)分子在B11位吸附最稳定,吸附能为-0.782 4 eV,吸附后键长键角变化率均小于1%,是一种弱化学吸附。不同吸附位的能量差值很小,仅为0.017 8 e V,C_6H_(14)分子容易在CaCO_3表面发生稳定流动。吸附后,C_6H_(14)分子的电子态密度向低能量区域整体偏移约3.1 e V,而CaCO_3(100)面的电子态密度曲线基本重合,吸附作用对C_6H_(14)分子的电子结构影响显著,对CaCO_3(100)面电子结构影响甚微。     

Rh-ZSM-5分子筛吸附CO、H_2O和O_2的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)结合簇模型方法研究了小分子CO、H_2O和O_2在Rh交换的ZSM-5分子筛(Rh-ZSM-5)上的吸附.理论计算结果表明:H_2O和O_2或CO可共吸附在Rh~+上形成四配位铑配合物,其中Rh仅与ZSM-5表面的一个桥氧配位;在H_2O和O_2共存时,最稳定的表面吸附物种为Rh(H_2O)_2(O_2),含一个超氧离子;引入具有强配位能力的CO后,最稳定的表面吸附物种为Rh(CO)_2(H_2O),阻碍了O_2的化学吸附.这暗示此前人们认为在CH_4/CO/H_2O/O_2/Rh-ZSM-5混合体系中通过O_2的化学吸附活化甲烷的机理还有待进一步商榷.     

团簇CoMg_2B_2的结构稳定性、成键及电子性质研究

在B3LYP/Lan12dz水平下分别以二、四重态对团簇CoMg_2B_2存在的所有构型进行全参数优化。排除虚频和相同构型后,得出7种优化构型。其中,二重态构型4种,四重态构型3种。对团簇CoMg_2B_2分析后得到以下结论:构型1(2)和1(4)分别是二重态和四重态下最稳定结构;Mg-B键和Co-B键有较强的成键作用;不管是二重态构型还是四重态构型,Co-B键和B-B键的键级都有一定的拮抗作用;所有构型的电子都是由Mg原子流向Co原子和B原子;优化构型中电子流动性大小的排序为:4~((2))>3~((4))>2~((4))>3~((2))>1~((4))>1~((2))>2~((2))。     

C原子在Cu(200)表面吸附的第一原理研究

采用第一原理密度泛函理论研究了C原子在Cu(200)表面吸附后的几何结构和电子结构,计算了C原子在Cu(200)表面的吸附能、Cu(200)表面的局部结构变化、表面电荷分布以及C原子吸附后的差分电荷密度。研究结果表明Cu(200)表面的Hollow位是C原子的最优吸附位,C原子与Cu原子之间形成化学键,在C原子和Cu表面之间存在电荷转移。     

团簇Mo_2S_4的稳定结构和电子性质

根据密度泛函理论方法,在B3LYP/Lanl2dz水平下对已设计的团簇Mo_2S_4初始构型进行单重态和三重态的全参数优化计算,再排除同重态下相同构型及虚频不稳定构型后,得到10种优化后构型。各优化后构型的稳定程度为:1~((3))1~((1)) 2~((1))3~((1))4~((1))2~((3))3~((3))4~((3))5~((3))5~((1)),其中单重态的稳定性比三重态的稳定性好。团簇Mo_2S_4整体的电荷量和为0,呈电中性,各优化构型的电子流动性强弱与构型的空间结构有关,而与构型的自旋多重度无关,电子的流向主要由Mo原子流向S原子,Mo原子的5s、5p轨道与S原子的3p轨道是电子流动的主要贡献者。     

菊三七碱的分子及晶体结构

本文报导了从菊叶三七[Gynara Segetum(Lout.)Merr.]中提取的一个大环双稠吡咯啶生物碱的分子及晶体结构。晶体为正交晶系,晶胞参数:a=9.004(3),b=11.332(3),c=17.173(7)。空间群为D_2~4 P_(212121),Z=4,D_(cal)=1.27g/cm~3。结构模型由SHELXTL程序解出,经最小二乘修正,最后的一致性因子R=.054。 该化合物分子在吡咯核C_((1))—C_((2))间是双键;O_((1))—C_((8))—C_((1))—C_((2))双面角为106.5°;大环包括12个原子,环上连接的侧基与有毒的千里光碱(Senecionine)相同。     

镍催化剂硫中毒的研究

本文研究了CO、H_2S和C_4H_4S在Ni/γ-Al_2O_3上的化学吸附过程。实验证明,用CO在-72℃的化学吸附测定催化剂的金属表面积,是一个可行的方法。CO不吸附在被毒物掩盖的表面上。S复盖度在0.4以下,毒物S对CO在未复盖的镍表面上的吸附没有影响;复盖度超过0.4.随着复盖度增加,S明显地阻碍CO的吸附。10Vpm~(?)H_2S在H_2中的混合气体,在300—500℃下,经过约20小时的化学吸附,形成饱和吸附层,S与表面Ni原子比例为0.53,0.1%(V/V)C_4H_4S在H_2中的混合气体,在20℃经过约20小时的吸附,形成饱和吸附层。表面Ni原子与C_4H_4S分子比例为4.95。噻吩以非解离方式占据着4.95个表面Ni中心。中毒催化剂在600℃,H_2气流下经过约50小时,可以完全再生。     

团簇Fe3Cr3催化性质与反应活性

基于密度泛函理论,获得团簇Fe_3Cr_3的优化构型。从前线轨道角度对其催化性质展开研究,结果如下:团簇Fe_3Cr_3可能具有以Fe原子为主、Cr原子为辅的双催化中心;构型8~((3))催化活性最强,构型5(1)最弱;团簇Fe_3Cr_3在作催化剂时具有较强提供电子的能力和相对较弱的接受电子的能力。另分析了三重态不同构型的反应活性,发现团簇Fe_3Cr_3提供电子的能力普遍比接受电子的能力强;构型3~((3))反应活性最弱而6~((3))较弱;构型7~((3))与8~((3))均具较强反应活性,且构型8~((3))提供电子的能力远大于接受电子的能力。此外,构型2~((3))在化学反应中活性一般。     

MgO(001)表面掺杂过渡金属Au/Pt吸附CO的理论研究

采用密度泛函理论DFT/B3LYP方法研究掺杂了Au和Pt原子的MgO(001)表面吸附CO分子的吸附性质,通过对吸附体系的优化、能量和电子性质等的计算,结果表明,对于MgO完美表面,掺杂Pt比Au更容易吸附CO分子;在MgO(001)表面不同氧缺陷位(O5c/O4c/O3c),掺杂了Au和Pt原子后吸附CO分子的能力依次分别为:O_(3c)O_(5c)O_(4c)和O_(5c)O_(3c)O_(4c),掺杂了Pt原子的O5c位吸附能最低。可知Pt原子的掺杂及氧缺陷的MgO(001)表面,有利于吸附CO分子。     

用光电子能谱研究金属锰、镁表面与甲醇、乙醇反应

用XPS和UPS法研究金属Mn、Mg表面与CH_3OH、C_2H_5OH的反应,室温下,ROH(R=CH_3,C_2H_5)以RO~-的形态吸附在Mg表面,Mn表面有较高的活性,ROH除以RO~-的形态被吸附外,部分还分解为O~(2-)和脱附的碳氢化合物,加热至600K时,Mn表面RO~-完全分解为O~(2-)和R,后者与表面氢结合后脱附,部分C_2H_5O~-中的碳成无定形碳并在～675K加氢脱附,ROH在氧化锰表面除以RO~-的形态被吸附外,在高于650K时还产生CH_2O_(a)、C_2H_4O_(a)等,这些物种在700K依然存在,氧化使锰表面断裂R—O和C—C键的活性降低而其脱氢活性仍然存在。     

团簇Co4P的热力学稳定性及电子性质

运用密度泛函理论,对团簇Co_4P在B3LYP/Lanl2dz水平下进行全参数优化和频率验证,排除含虚频和相同的构型后,最终得出6种稳定的优化构型,其中构型1~((2))最为稳定;各构型的能量由低到高依次为1~((2))1~((4))2~((2))2~((4))3~((2))3~((4)),且各构型的热力学稳定性相差不大;团簇Co_4P的电子转移方向为P→Co;各优化构型电子转移能力的大小关系为3~((4))2~((2))3~((2))1~((4))1~((2))2~((4));团簇Co_4P大部分电子的流向是由P-3p轨道和Co-4s轨道流向Co-3d轨道;Co-4s轨道与Co-3d、Co-4p轨道的布居数同时存在拮抗作用,Co-3d和Co-4p轨道的布居数存在协同作用;各构型轨道布居数变化量的波动范围较小。     

用光电子能谱研究苯与Mg(0001)表面上过渡态氧O_(s)~-的化学反应

洁净的或事先已被氧化了的Mg(0001)表面对苯没有任何化学活性,但在Mg(0001)表面氧化过程中产生的过渡态氧O_((s))却能使苯脱氢生成化学吸附在表面上的碳氢化合物碎片;其中部份碳甚至被氧化成CO和表面碳酸根CO_3~(2-).     

一种新型的催化反应及其机理

通过对金属冠醚[Fe_6~Ⅲ(C_(12)H_9N_2O_5)_6(H_2O)_2(CH_3OH)_4]和[Fe_6(C_(12)H_8N_2O_5Cl)_6(H_2O)_4(CH_3OH)_2]反应体系的分析,认为水杨酸基双酰肼羧酸的酯化是一种新型的由金属冠醚自身进行的内部酯化反应,并将这种酯化反应定义为内部自催化反应.对于18-MC-6金属冠醚[Fe_6(C_(12)H_9N_2O_5)_6(H_2O)_2(CH_3OH)_4],在其内部自催化反应中,反应物为[Fe_6(C_(10)H_6N_2O_3-COOH)_6(H_2O)_2(CH_3OH)_4],其中主要配体(Z)-H_4shcpa具有羧酸基团(—COOH).作为酯化反应的功能基团—COOH,通过与铁离子的配位,再与具有活性的配位甲醇结合,生成酯化合物(Z)—H_3mshcp,最终得到内部自催化反应产物[Fe_6~Ⅲ(C_(10)H_6N_2O_3—COOCH_3)_6(H_2O)_2(CH_3OH)_4].其中,内部自催化反应的催化中心应是铁离子.     

团簇Fe3 Ni3电子性质

为探究团簇Fe_3Ni_3优化构型的电子性质,使用密度泛函理论中的B3LYP/Lanl2dz (Level)对设计出的初始构型进行全参数优化计算,排除含虚频和能量较高的相同构型后,最终得到9种稳定的优化构型。从各优化构型的电荷量、原子内轨道布居数、原子及原子间的自旋布居数、原子自旋密度分析发现:团簇Fe_3Ni_3内部Fe原子一般为电子供体,Ni原子一般作为电子受体;构型内部各原子的4s轨道是电子流出的主要贡献者,3d轨道是电子流入的主要贡献者,且4p轨道对电子流入的贡献不可忽视;三重态构型内部β电子自旋密度越大,α和β_2种电子云的重叠程度越高,构型的稳定性越好,其中构型1~((3))与构型2~((3))的稳定性最好,构型5~((3))稳定性最差。     

氨合成铁催化剂活性中心模型及分子氮的络合活化

根据α-Fe晶格参数,表面原子的配位不饱和性,反应的动力学几何因素,络合催化原理,以及由表面原子剩余杂化轨函所组成的基函的量子化学近似计算,本文提出N_2的端基吸附不是目前一般认为的垂直吸附在(111)晶面的底端原子上,而是N_2端基吸附在(111)晶面配位较底端原子不饱和的一个表面原子上,端基吸附与(111)面斜交约20°角,同时有三个与N_2分子中心相距约2.48A的最邻近铁原子侧基络合,生成端基加三侧基ω1,μ_3(η~2)型络合物。氨合成铁催化剂活性中心,除了这样的4-Fe原子簇吸附中心外,还需要一个和吸附中心毗邻并合用二原子的4-Fe原子簇氮分子离解中心,共构成6-Fe原子簇活性中心。本文提出的活性中心模型及吸附态,解释了H_2在铁屑上及钼屑上的吸附场电子发射显微镜图象(Brill et al.,＆ Ishizaka et al.);N_2或NH_3对催化剂预处理所引起的Mossbauer谱图象改变及氨合成活性的增加(Boudart et al.);N_2在Fe上的X光光电子能谱(Kishi et al.);说明了由场离子质谱证实的N_3~ ,N_4~ 的生成机理(Schmidt);~(14)N_2-~(15)N_2在Fe,Fe-Al_2O_3-K_2O上同位素交换机理,提出N或NH的表面迁移是同位素交换决定性步骤,从而解释了在Fe,Fe-Al_2O_3-K_2O上及H_2存在下同位素的显著差异及交换动力学(Ozaki et al.)。 ω_1,μ_     

苯乙烯膦酸在锡石(100)表面吸附的密度泛函理论研究

通过单矿物浮选试验、动电位检测、浮选溶液化学计算和分子模拟技术研究苯乙烯膦酸(SPA)在锡石(100)表面上的吸附机理。研究结果表明:在pH=4,捕收剂SPA用量为100 mg/L条件下,锡石浮选回收率为76.78%。当pH=4时锡石表面荷负电,SPA一价阴离子是浮选过程中的有效成分。经过构型优化后双核单配位和双核双配位模型均形成五元螯合环,且二者最终的吸附能几乎相同。吸附后O1原子得到了电子且Sn1原子失去了电子,吸附后O1原子的态密度向低能方向移动,O1原子和Sn1原子的态密度在-10～0eV范围内非局域性同时增加。SPA一价阴离子在锡石表面的吸附是化学吸附,SPA在锡石(100)表面上的最终络合形式为双核双配位。O1原子和Sn1原子之间生成了化学键,O1原子的2p轨道以及Sn1原子的5s轨道和5p轨道中的电子参与了该化学键生成。     

用场发射涨落法研究原子在金属单晶面上的表面扩散

本文介绍了用场发射涨落法研究吸附原子(或分子)在金属单晶面上表面迁移的原理、实验装置和方法以及所取得的新的研究结果。这些研究结果包括:吸附的气体(H_2,O_2,CO等)在W(110)面上的表面扩散;吸附的气体(H_2)在Ni(100)面上的表面扩散;在较高温度时钨台阶表面上钨原子的表面自扩散和热租糙化过程的研究等。     

Evaluation of Ca3(Co,M)2O6 (M=Co, Fe, Mn, Ni) as new cathode materials for solid-oxide fuel cells

Series compounds Ca_3(Co_(0.9)M_(0.1))_2O_6(M = Co,Fe,Mn,Ni) with hexagonal crystal structure were prepared by sol-gel route as the cathode materials for solid oxide fuel cells(SOFCs).Effects of the varied atomic compositions on the structure,electrical conductivity,thermal expansion and electrochemical performance were systematically evaluated.Experimental results showed that the lattice parameters of Ca_3(Co_(0.9)Fe_(0.1))_2O_6and Ca_3(Co_(0.9)Mn_(0.1))_2O_6 were both expanded to certain degree.Electron-doping and hole-doping effects were expected in Ca_3(Co_(0.9)Mn_(0.1))_2O_6and Ca_3(Co_(0.9)Ni_(0.1))_2O_6 respectively according to the chemical states of constituent elements and thermal-activated behavior of electrical conductivity.Thermal expansion coefficients(TEC) of Ca_3(Co_(0.9)M_(0.1))_2O_6 were measured to be distributed around 16×10~(-6)K~(-1) and compositional elements of Fe,Mn,and Ni were especially beneficial for alleviation of the thermal expansion problem of cathode materials.By using Ca_3(Co_(0.9)M_(0.1))_2O_6 as the cathodes operated at 800 ℃,the interfacial area-specific resistance varied in the order of M = Co M = Fe M = Ni M = Mn,and the over-potential increased in the order of M = Fe ≈ M = Co M = Mn M = Ni.Among all of these compounds,Ca_3(Co_(0.9)Fe_(0.1))_2O_6 showed the best electrochemical performance and the power density as high as ca.500 mW cm~(-2) at800 ℃ achieved in the single cell with La_(0.8)Sr_(0.2)Ga_(0.83)Mg_(0.17)O_(2.815) as electrolyte and Ni-Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9) as anode.Ca_3(Co_(0.9)M_(0.1))_2O_6(M = Co,Fe,Mn,Ni) can be used as the cost-effective cathode materials for SOFCs.     

H_2分子在Al_(17)~q(q=-3～+3)表面吸附的电荷效应

Al_(17)团簇具有明显的曲率变化,其几何结构与宏观金属尖端类似.利用密度泛函理论研究H_2分子与Al_(17)~q(q=-3～+3)团簇离子的相互作用,分析电荷效应对几何结构、稳定性和电荷布居的影响.通过对(Al_(17)H_2)~q(q=-3～+3)吸附体系的吸附结构、吸附能、振动频率和Mulliken布居的计算与分析,发现H_2分子在Al_(17)~q(q=-3～-1)阴离子吸附体系上倾向于垂直吸附在曲率较大的尖端位置,并且为顶位吸附,这与宏观的尖端效应类似,但在中性和阳离子吸附体系上,随着电子数的减少,H_2分子倾向于平行吸附在曲率相对较小的位置,且主要为桥位和穴位吸附.究其原因,认为阴离子吸附体系中库仑排斥占主导地位,而阳离子吸附体系中电子轨道重叠占据主导作用.吸附稳定性和电荷分布方面,研究发现H_2分子在Al_(17)~(3-)表面具有最大的吸附能,在Al_(17)~(2+)表面具有最小的吸附能.电荷主要被Al团簇基底占据,并且除Al_(17)H_2以及(Al_(17)H_2)~(3+)外,其他吸附体系中2个H原子都携带了电性相反的电荷,靠近阴离子基底的H原子携带正电荷,而靠近阳离子基底的H原子倾向于携带负电荷.