锰钾矿(KxMn8-xO16): 天然活性八面体分子筛(OMS-2)

经重新鉴定, 确认湘潭锰矿床中大量产出锰钾矿(K_xMn_8-xO₁₆). 其胶体沉积成因的单斜晶系锰钾矿中MnO₂含量在90%以上, K₂O含量大于3%, 含水量为2.2%~3.1%, 类似于沸石含水量. 其晶胞常数a₀ = 0.9974 nm, b₀ = 0.2863 nm, c₀ = 0.9693 nm, β= 91.47° . 由[MnO₆]八面体双链构成较大的假四方孔道孔径为0.462 nm×0.466 nm, 并由K⁺充填在其中. 锰钾矿中大多数锰为Mn⁴⁺, 少量Mn³⁺替代Mn⁴⁺与孔道中K⁺离子数相匹配. 这不仅改变了近一个世纪对于该锰矿床氧化型矿石矿物组成的认识, 更重要的是在自然界中发现了丰富的活性八面体分子筛(OMS-2)的矿物资源.     

非化学计量M型钡铁氧体纳米带的放电等离子烧结法合成

研究了化学计量比M型钡铁氧体的共沉淀前驱体Fe(OH)₃和BaCO₃纳米粒子在放电等离子作用下超快速结晶成M型钡铁氧体的可行性. 结果表明: 放电等离子烧结可实现M型钡铁氧体的超快速结晶, 可完全避免α-Fe₂O₃中间相结晶, 且可大幅度降低M型钡铁氧体的结晶温度. 在800℃下放电等离子烧结10 min后的样品由主晶相为M型钡铁氧体和少量BaFe_0.24Fe_0.76O_2.88组成的复相铁氧体; 发现烧结样品孔隙内的M型钡铁氧体具有宽约100~300 nm、长达微米量级的纳米带显微结构, 是化学组成为BaFe_12+xO_19+1.5x (-4.77 ≤ x ≤ 6.50) 的非化学计量M型铁氧体纳米带, 表现出完全随机的富铁畴和富钡畴现象.     

新型光催化氧化体系UV/Fe2+/空气降解4-CP废水

报道了新型光催化氧化体系UV/Fe²⁺/空气对4-CP废水的降解. 该体系利用廉价空气为氧化剂, 在紫外光照过程中产生H₂O₂, 与溶液中存在的Fe²⁺形成Fenton反应, 使污染物得到快速彻底的降解. 反应40 min时, 溶液中几乎检测不到4-CP. 和初始H₂O₂浓度为22 mg/L的UV/Fenton相比, UV/Fe²⁺/空气体系能更快速彻底地降解4-CP. 因此, 对于能受紫外光激发的污染物, UV/Fe/空气是一种廉价有效的光催化氧化处理方法.     

利用一种简单方法制备的高质量的p型ZnO薄膜及其性质

利用化学气相沉积法(chemical vapor deposition, CVD), 以Zn₄(OH)₂(O₂CCH₃)₆·2H₂O为固相源、ZnNO₃为掺杂源制备出p型ZnO:N薄膜, 采用XRD, 霍耳效应和PL谱对薄膜进行分析, 研究了衬底温度对膜结构、电学性质和光致发光特性的影响. 结果表明, 生长温度较低时, 薄膜呈p型导电特性且电阻率随衬底温度的升高而下降, 衬底温度为400℃时, 载流子浓度达到+5.127×1017 cm^-3, 电阻率为0.04706 Ω·cm, 迁移率为259 cm²/(V·s), 并且一个月后的测试表明薄膜仍呈p型导电特性. 当衬底温度过高时薄膜从p型导电转为n型.     

碳酸脱氢酶催化中质子转移机理的密度泛函理论

在B3LYP/6-31G(D)水平下研究碳酸脱氢酶中的质子转移反应, 活性中心包括Zn²⁺, 其周围的4个组氨酸和2个苏氨酸残基, 以及3个水分子. 研究表明, 与Zn²⁺配位的水分子中的质子可以转移到邻近的水分子中, 从而形成一个含有H₃O⁺的中间体. 其能量仅比反应复合物高1.3 kJ/mol, 而反应能垒也较低(8.1 kJ/mol).     

细胞色素c氧化酶薄膜中还原型双铜簇的MLCT吸收带的辨认

低浓度的连二亚硫酸钠可以诱导浸在酸性磷酸缓冲液中的固态薄膜中细胞色素c氧化酶的双铜和血红素A中心还原, 但铁铜双核中心仍处在氧化态. 这种变化在差光谱上表现为426 nm的负峰和408 nm左右的正峰. 前者表示氧化型血红素A的减少, 即Fe_a³⁺®Fe_a²⁺变化. 后者来自还原型双铜簇的金属配位电荷转移(MLCT)跃迁, 而非来自血红素A. 这种较强的Cu(Ⅰ)的Soret MLCT带的分辨将有利于克服金属蛋白中铜的吸收被铁所掩盖而产生的研究障碍.     

( Ni0.81Fe0.19) 1-xCrx缓冲层上生长高各向异性磁电阻Ni0.81Fe0.19薄膜的研究

用直流磁控溅射方法制备了以(Ni_0.81Fe_0.19)_1-xCr_x为缓冲层的Ni_0.81Fe_0.19薄膜, 研究结果表明：当缓冲层厚度约为4.4 nm, Cr的浓度约为36(原子百分数)时, Ni_0.81Fe_0.19薄膜的各向异性磁电阻(AMR)值较大, 其最大值达3.35%. 原子力显微镜(AFM)及X射线衍射(XRD)研究表明：Ni_0.81Fe_0.19薄膜AMR值最大时, 其表面平均晶粒尺寸最大, Ni_0.81Fe_0.19(111)衍射峰最强.     

γ-Al2O3纳滤膜的特性参数及工作曲线

采用溶胶-凝胶法制备了γ-Al₂O₃纳滤膜. N₂吸脱附测试结果表明, 膜的特性参数为: BJH脱附平均孔径3.9 nm, BJH脱附累积孔容0.33 cm³/g, BET比表面积245 m²/g, 孔径分布非常窄. 测定了γ-Al₂O₃纳滤膜的Ca²⁺截留率-跨膜压差、Ca²⁺截留率-处理液浓度、Ca ²⁺截留率-处理液pH值等工作曲线, 发现Ca²⁺截留率随跨膜压差的升高而增加, 随处理液中CaCl₂浓度的升高而降低; Ca ²⁺截留率强烈地依赖于溶液的pH值, 在Al₂O₃的等电点(pH = 7.5)其值最小.     

菱方晶体的有序结构

就菱方晶体建立了简单菱方晶格气体模型, 用密度波理论研究了菱方固溶体的有序结构. 根据无序态固溶体系统的能量在Brillouin区高对称点取极值的特点, 确定驱动有序结构的波矢量. 由此推导出7种有序结构类型, 包括4种完全有序结构和相应的A基元浓度. 根据这些理论结果预报了A_1/4B_3/4, A_1/2B_1/2, A_3/4B_1/4型有序固溶体的存在. 根据刚玉型二元金属氧化物的特点, 用二次有序化理论对其中阳离子的有序结构进行研究, 预报了(A_1/4B_3/4)₂O₃, (A_1/2B_1/2)₂O₃ 和 (A_3/4B_1/4)₂O₃型有序固溶体的存在. 根据理论结果对文献报道的典型实验结果进行了解释, 包括刚玉结构的过渡金属掺杂α-Al_2-xT_xO₃ (T = Sc, Y, La, Ac, x = 0.5)晶体, 刚玉型α-FeAlO₃晶体, α-Fe_2-xCr_xO₃固溶体, 以α-Al₂O₃, α-Cr₂O₃和α-Y₂O₃ 为主要成分的抗高温氧化的多元膜和复合膜等. 这些有序结构的确定为材料结构和性能的第一性原理研究等奠定了基础.     

Bi2Sr2CaCu2O8+x单晶本征结制备及特性

在Bi₂Sr₂CaCu₂O_8+x单晶上制备了具有台式结构的本征Josephson结, 成功地观察到了本征结特有的电压-电流(I-V)特性曲线, 包括多分支结构、具有低临界电流的表面结以及准粒子分支上的亚能隙结构, 并给出了相应的物理解释. 在30 K时本征结的能隙电压为20 mV. 此外, 内禀结的I_c-T曲线和d_x²-y² 波对称超导体沿c轴方向I_c-T关系理论计算结果基本符合. 其dI/dV-V关系曲线大致呈V型, 与具有s波配对对称性超导体所呈现的U型的dI/dV-V曲线有明显不同, 体现了Bi₂Sr₂CaCu₂O_8+x具有 波配对对称性     

Zn1-xMnxO纳米线的奇异磁学行为

通过化学气相沉积法用纯Zn和MnCl₂粉末在硅基片上制备了Zn_1-xMn_xO纳米线. 通过 SEM, TEM, EDX和XRD观测了纳米线的形貌、结构和成分, 用SQUID测试了磁学性能. 结果表明, 纳米线在低温下具有铁磁性, 并且在M-T曲线上55 K处有一个无法用常规磁学理论解释的峰.     

Mn和Co掺杂ZnO块材样品的磁性

采用固相反应法制备了名义组分为Zn_0.95Co_0.05O和 Zn_0.92Co_0.05Mn_0.03O的块材样品. X射线衍射结果显示, 除ZnO纤锌矿结构的主相外, 掺杂样品中还存在立方相Co₃O4. 磁测量表明, ZnO中单独掺杂Co元素显示出微弱的铁磁性行为, Mn的引入极大地增强了样品的铁磁性, 但两个样品在低温下(<50 K)表现出截然不同的磁化行为. 同时, 反铁磁相Co₃O₄的存在极大地抑制了样品中的铁磁性耦合作用.     

微胞陶瓷/金属块体复合材料

用放电等离子烧结(spark plasma sintering, SPS)方法, 烧结表面包覆纳米Al₂O₃的球形Al₉₀Mn₉Ce₁合金复合粉末, 制备了一种高致密微胞陶瓷/金属块体复合材料, 烧结温度只有520℃. 该材料由蜂窝状封闭Al₂O₃陶瓷胞壁和Al₉₀Mn₉Ce₁合金胞体组成, 胞体尺寸约为20~40 μmm, 胞壁壁厚1~2 μm. 材料抗压强度达到514 MPa, 压延塑性约0.65%. 这种特殊结构预示可能具有极好的耐腐蚀性能及耐热性能. 这种微胞结构Al₉₀Mn₉Ce₁/Al₂O₃复合材料的成功制备, 为新型陶瓷/金属复合材料的设计提供了新思路.     

纳米Fe-In2O3颗粒膜的巨磁光Faraday效应

研究了射频溅射法制备的纳米“铁磁金属-半导体基体”Fe-In₂O₃颗粒膜的巨磁光Faraday效应. 实验结果表明, 当Fe体积百分比为35%时, 颗粒膜样品的室温Faraday旋转角θ_F数值达到10⁵ (°)/cm数量级. Fe_0.35(In₂O₃)_0.65颗粒膜样品的Faraday旋转角θ_F随温度的变化关系表明, 当温度低于10 K时, θ_F数值随温度的下降而迅速增大, 在温度T = 4.2 K时Faraday旋转角θ_F达到10⁶ (°)/cm. 通过研究颗粒膜低场磁化率χ(T)与温度的关系以及不同温度下的磁滞回线, 证明当温度降低到临界温度T_P = 10 K时, 颗粒膜中发生“铁磁态-类自旋玻璃态”转变. Fe_0.35(In₂O₃)_0.65颗粒膜样品的Faraday旋转角θ_F在温度低于 10 K时的迅速增大, 可能是由于纳米“铁磁金属-半导体基体”Fe_0.35(In₂O₃)_0.65颗粒膜样品在处于“类自旋玻璃态”时存在sp-d交换作用造成的.     

羰基硫在矿质氧化物上的非均相催化氧化反应

利用原位漫反射红外光谱( in situ-DRIFTS)、离子色谱(IC)、程序升温脱附(TPD)、X射线衍射(XRD)及比表面积分析(BET)等手段，研究了OCS在大气颗粒物中较常见的矿质氧化物成分SiO₂， Al₂O₃，Fe₂O₃，CaO，MgO，ZnO，TiO₂等上的非均相氧化反应，确定了反应中间体和产物，讨论了反应动力学过程和反应机理。结果表明，OCS在矿质氧化物上具有与Al₂O₃上相同的反应机理。即，OCS在表面羟基和表面氧的共同作用下，经由中间体HSCO₂–和HSO₃^–，最终转化为SO₄^2–和CO₂。不同模型氧化物对OCS的氧化活性依次为     

新型饱和Dawson结构杂多阴离子担载的钇(Ⅲ)配合物的合成与晶体结构

以α-H₆P₂Mo₁₈O₆₂·nH₂O, Y₂O₃和N-甲基吡咯烷酮(NMP)为原料, 在水溶液中制得了新型饱和Dawson结构杂多阴离子[P₂Mo₁₈O₆₂]^6&#8722;担载的钇(Ⅲ)配合物[Y(NMP)₅(H₂O)₂][Y(NMP)₄(H₂O)₂(P₂Mo₁₈O₆₂)]·NMP·5.5 H₂O. X射线单晶衍射结果表明, 该配合物是由钇配离子[Y(NMP)₄(H₂O)₂]³⁺与[P₂Mo₁₈O₆₂]^6&#8722;阴离子赤道位的端氧配位成键而形成的具有孤立簇结构的新型配合物.     

超硅石榴石的偶合类质同象置换及辉石、金红石、磷灰石和石英的出溶

超高压条件下辉石溶入石榴石使石榴石出现Si^Ⅵ+M^Ⅵ=Al^Ⅵ+Al^Ⅵ和Si^Ⅵ+Na^Ⅷ=Al^Ⅵ+M^Ⅷ偶合置换而形成超硅石榴石, 其程度随压力增高而增强. 超硅石榴石以及在减压过程中石榴石出溶辉石、金红石、磷灰石和石英的现象已在天然岩石中发现, 在幔源岩石以及与板块深俯冲有关的超高压变质作用研究方面具有重要的意义. Ti通过对Si的置换、P通过P^Ⅳ+Na^Ⅷ = Si^Ⅳ+Ca^Ⅷ偶合置换、K通过Si^Ⅵ+K^Ⅷ=Al^Ⅵ+M^Ⅷ偶合置换、水通过[(OH)₄]^4&#8722;=[SiO₄]^4&#8722;置换即[4H]⁴⁺=Si⁴⁺置换进入石榴石晶格. 单斜辉石中的Eskola辉石组分M_0.5AlSi₂O₆可能与一般辉石组分M₂Si₂O₆在超高压条件下一道进入石榴石, 将在石榴石中出现Si^Ⅵ+0.5□^Ⅷ=Al^Ⅵ+0.5M^Ⅷ偶合置换. 这种偶合置换的存在是导致金红石、磷灰石和石英在石榴石中出溶的关键. 根据这一新的偶合置换, 本文给出了两个新的分解反应, 作为这些矿物在石榴石中出溶的理论模型. 实际的出溶可以是多个分解反应的联合.     

氧气在Al(001)面吸附的第一原理研究

采用基于广义梯度近似(GGA)交换关联近似的超软(ultrasoft)赝势和具有三维周期性边界条件的超晶胞模型, 用第一原理计算方法, 计算并分析了氧分子在Al(001)面吸附的价键结构和局域电子结构. 超晶胞表面为2×2原胞, 共有14层原子, 其中铝原子9层, 真空5层. 氧分子层与表面铝原子层的距离为一倍面间距, 选用了几种不同的初始吸附形态. 结果表明, 氧气在Al(001)面时, 分子键平行于铝表面时容易被吸附, 分子键垂直于铝表面时不容易被吸附. 吸附过程中价键的分析表明, 氧分子在O₂/Al(001)界面的吸附过程有两种形式: O₂→(O₂)^2&#8722;→2O^&#8722;→2O^2&#8722;和O₂→(O₂)^&#8722;→O^2&#8722;+O, 吸附过程与氧气在Al(001)面初始吸附形态有关.     

一种可作为蛋白质水解型结构探针的四核铁配合物

用合成的四核铁配合物[Fe₄(NTB)₄(μ₂-O)₂(μ₄-Suc)]⁶⁺(Fe₄)作用于结构不同的4种蛋白质: 人血红蛋白、牛血清白蛋白、溶菌酶、牛铜锌超氧化物歧化酶. 发现Fe₄能优先结合在蛋白质的a螺旋部位, 促使这四种蛋白质发生水解反应, 并且水解产率与蛋白质的α螺旋含量有直接关系. 尤其是将蛋白质部分变性后, 这种关系更为明显, 即水解产率随着蛋白质α螺旋含量的增加而增大. 因此, Fe₄有可能具有作为蛋白质二级结构探针的潜在功能.     

La0.3Ca0.7Mn1-xWxO3体系的电荷序和自旋序

通过对样品La_0.3Ca_0.7Mn_1-xW_xO₃(x= 0.00, 0.04, 0.08, 0.12, 0.15)的M-T曲线、M-H曲线及ESR谱的测量, 研究了Mn位W掺杂对La_0.3Ca_0.7MnO₃体系电荷序和自旋序的影响. 结果表明: 当0.00≤x≤0.08时, 体系出现电荷有序(CO)相, 体系自旋序随着温度的降低发生顺磁(PM)-电荷有序(CO)-反铁磁(AFM)变化; 当x≥0.12时, CO相融化, 并有部分CO相残留在PM背景中, 体系自旋序主要是顺磁(PM), 在低温下出现铁磁(FM)团簇.