1,2,4-三嗪-3,5-二酮及其衍生物的结构研究

从70年代起,核酸碱基的光环合加成反应引起了一些学者的兴趣,氮杂嘧啶碱基的光环合加成研究也正逐步深入。1,2,4-三嗪-3,5-二酮(6-氮杂脲嘧啶)为抑菌剂并具有一定的抗癌作用。我们利用1,2,4-三嗪-3,5-二酮中的碳氮双键与烯烃的碳碳双键进行光环合加成反应,得到一系列带有氮杂环丁烷的新化合物,并发现这种反应具有很好的区域选择性。本文利用~1H、~(13)C和~(15)N核磁共振对1,2,4-三嗪-3,5-二酮及其衍生物进行了较系统的结构鉴定和分析,并探讨了不同取代基的电子效应对衍生物化学位移的影响。     

全球首次实现规模化一氧化碳合成蛋白质

经多年联合攻关,我国科学家在全球首次实现从一氧化碳到蛋白质的一步合成,并已形成万吨级工业产能.该项研究以含一氧化碳、二氧化碳的工业尾气和氨水为主要原料,"无中生有"制造新型饲料蛋白资源,将无机的氮和碳转化为有机的氮和碳,实现了从0到1的自主创新,具有完全自主知识产权.     

碳氮纳米管的催化自组装溶剂热法制备及其表征

采用溶剂热法, 以无水三聚氯氰(C₃N₃C_l3)和金属钠的环己烷溶液为原料, 以氯化镍为催化前驱物, 在温度为230℃, 压力为1.8 MPa的条件下成功地制备了碳氮纳米管. 通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子衍射(ED)、电子能量损失谱(EELS)和拉曼光谱 (Raman)对碳氮纳米管进行了表征. SEM和TEM结果表明, 碳氮纳米管成束状的定向排列, 长度约20～30 mm, 纳米管外径比较均匀, 约为50～60 nm, 内径约为30～40 nm, EELS分析表明, 氮碳元素的原子比约为1.00, ED和XRD分析表明, 纳米管可能具有一种新的CN晶体结构. 同时对碳氮纳米管的形成机理进行了较为详细的探讨.     

氮碳薄膜沉积过程的光谱诊断分析

等离子体发射光谱(OES)常用于等离子体薄膜沉积过程中气相物种及化学反应过程的诊断,它有助于对薄膜生长机理、沉积条件、薄膜结构及物性之间关系的了解.到目前为止,仍未见到有关氮碳薄膜反应溅射沉积过程的光谱诊断工作的报道,虽然已对薄膜生长的前驱物,如CN自由基、氮原子等气相物种进行了推测,但仍然缺乏有关的实验结果.从已报道的文献看,氮碳薄膜在物性上存在差异,如纳米显微力学硬度有的高达60GaP,有的只有几个GaP,类似于类金刚石薄膜其物性与碳的sp~3/sp~2键比例密切相关,氮碳薄膜的物性同样也与其多种价键结构类型相关,只是其类型相对要复杂的多,并且可以肯定地说,受沉积参数的影响.因此,光谱诊断实验和薄膜物性测量相结合有助于了解沉积参数与氮碳薄膜中各种价     

CCC型钳形铑配合物的反应性

钳形金属配合物因其独特的结构、性质和应用引起了化学家的广泛关注.然而该类配合物大部分都是以2～3个杂原子(基团)与金属原子配位.只有极少数例子同时具有3个碳原子与金属配位(CCC钳形金属配合物).这是由于该类配合物具有3个金属-碳共价键,通常会具有较高的反应活性.我们对一类新颖的CCC型钳形铑配合物:铑碳龙配合物的反应性开展了深入的研究,发现这类铑配合物能与二氧化锰反应,得到氧化产物和开环产物;也能与叠氮三甲基硅烷和二苯基膦发生亲核反应,实现了氮和磷对铑卡宾的插入反应,分别得到氮、磷插入到金属杂环中的扩环产物:CCN型和CCP型铑配合物.这些研究拓展了碳基钳形金属配合物(以碳为主要配位原子的螯合物)的反应化学,并为碳基铑配合物在催化上的应用打下基础.     

离子束溅射制备的C-N薄膜

Liu和Cohen采用经验模型和从头计算法计算了假想结构共价键化合物β-C_3N_4的弹性模量和结构性能。结果表明:该种共价键化合物的弹性模量与金刚石相当,其结构至少是亚稳态的,该种材料不仅具有高硬度,而且具有良好的导热性和热稳定性。为此,这种新型超硬材料受到了普遍关注,人们开始采用不同的实验方法合成β-C_3N_4.Wixom利用含氮的有机化合物进行冲击波合成,结果只得到了一些金刚石颗粒;Maya等人采用几种含氮的有机化合物进行高温热解,也未观察到碳氮成键的迹象。采用磁控溅射法合成β-C_3N_4时,得到的是非晶的C-N薄膜,其中含有极少量的纳米晶体。最近,Niu等人报道:采用脉冲激光蒸发高纯石墨并通进原子氮可制备出含有β-C_3N_4晶相的碳氮薄膜,薄膜中的氮含量可以达到40％。Gouzman等人采用低能氮离子注入到石墨表面,结果观察到氮的化合态,说明了β-C_3N_4的存在。     

高黎贡山天然阔叶林的土壤微生物功能基因多样性

应用微生物功能基因芯片(GeoChip 2.0),研究了云南高黎贡山典型阔叶林土壤微生物功能基因的多样性及其主要环境影响因子.该基因芯片含有24243个寡聚核苷酸探针,涵盖了参与碳、氮等生物地球化学循环的151个功能基因群.在5个样地中,共检测到微生物功能基因2237个,涉及12个不同的微生物生物过程,包括碳降解、碳固定、硫还原、金属还原和抗性、氮固定、硝化、反硝化、污染物降解、磷利用、甲烷还原和甲烷氧化等.各样地土壤微生物的Shannon Weaver指数处于5.39~6.91之间,其中常绿阔叶林土壤微生物的多样性高于针阔混交林.参与碳氮循环的相关功能基因多样性和丰度在样地间存在差异,其中针阔混交林样地具有较高的固碳基因丰度,GLGS15样地具有较高的反硝化相关基因丰度,表明这些微生物介导的生物过程在样地间可能存在明显的差异.CCA分析表明研究样地的土壤有机碳、土壤含水量、土壤温度和植物多样性可能是影响微生物功能基因多样性分布格局的重要环境因素,VPA分析表明土壤含水量、土壤温度和植物多样性对微生物群落结构分别做了25.79%,25.83%和18.94%的贡献.     

电子顺磁共振对醌类在铜(Ⅱ)-吡啶络合物体系的电子转移考察

一、引言铜(Ⅱ)—呲啶体系是一种优良的氧化催化剂,特别是催化氧化偶联反应更引起人们的注意。氧化偶联的结果可以生成碳—碳键、氮—氮键和碳—氧键的偶联产品。这些反应机理最新的观点认为是铜(Ⅱ)—铜(Ⅰ)这对氧化-还原偶通过其配位体的作用,从反应物接受一     

生物质基氮掺杂多级次孔碳材料制备及其锂硫电池性能

锂硫电池因具有较高的理论比容量和能量密度、价格低廉等优势,在动力汽车和大规模储能系统中有广阔的应用前景.发展锂硫电池,设计制备低成本和高性能的电极材料是关键.本文利用廉价生物质废弃物(虾壳)作为原料,通过简单、绿色的水热碳化和二氧化碳碳化/活化过程制备了三维氮掺杂多级次孔碳材料,并将其作为载体负载硫制备锂硫电池正极材料.该制备过程避免了传统活化过程中危险化学品的使用及活化后材料清洗的过程.水热碳化和活化步骤均对材料孔结构的形成具有重要作用.通过氮气吸附、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼(Raman)等表征方法对材料形貌、孔结构、功能基团等进行了深入研究.研究结果表明,得到的材料是具有高孔隙率的微孔-介孔-大孔碳材料,比表面积高达1190m~2/g.由于材料具有多级次孔结构,有利于硫的有效负载.同时,材料中的石墨氮可以提高材料的导电率,吡咯氮和吡啶氮在限制多硫化锂(Li_2S_n,4≤n≤8)中发挥了重要作用,从而使得材料在锂硫电池中具有较好的倍率性能和循环性能.另外,本文为生物质或生物质废弃物转化为功能多孔碳材料提供了一种新的绿色途径.     

金属有机化学

一般所说的有机化合物,指的是含有碳-氢、碳-碳或者还含有碳-氧、碳-氮、碳卤等键的化合物.金属有机化合物,指的是含有金属-碳键的化合物.这种金属-碳键可以是σ-键、π-键或夹心键. 金属有机化学是一门古老而又年青的学科.说它古老,可以追溯到1827年丹麦的蔡斯(Zeise)合成了     

氮笼N10的量子化学计算研究

自从1985年碳笼C_(60)被发现以来,人们不仅努力探索合成新的碳笼烯类型,而且也努力探索合成其它的元素笼,其中包括氮笼。人们认为,与碳笼烯结构相似,氮笼中每个N原子与相邻的3个N原子直接相连,有类似碳笼的结构。并且有一系列各种水平的ab inito计算,探索了N_4,N_6,N_8,N_(20)等多面体氮笼的稳定构型性质。本文基于这些工作,在ab inito HF水平上计算研究了N_(10)3种构型的稳定性及其结构性质,并且为了比较,也同时计算了N_4,N_6,N_8的构型和性质,以期寻求潜在的N_(10)稳定构型及其相关性质。     

碳氮添加对不同湿润程度的温带森林土壤氧化亚氮排放影响

采用室内土柱培养的方法,研究不同湿润程度(55%和80%WFPS)条件下外源碳(葡萄糖,6.4 g C m·2)和两种形态氮(NH4Cl和KNO3,4.5 g N m-2)的添加对温带成熟阔叶红松混交林和次生白桦林土壤氧化亚氮(N2O)排放量的影响.研究结果表明:除了高湿润程度单施NH4Cl的白桦林土壤外,湿润程度增加以及外源碳和氮添加均能显著促进两种林分土壤N2O排放量,并存在两两交互作用.葡萄糖添加使阔叶红松混交林和白桦林土壤在整个培养期内N2O累积排放量分别增加0.53~2.67和4.70~29.32 mg N2O-N m-2,尤其是高湿润程度和白桦林土壤更为明显;同时伴有葡萄糖添加后两种林分土壤矿质氮含量显著减少,特别是高湿润条件下白桦林土壤水浸提NO3-含量降低幅度更大.这说明了白桦林土壤N2O释放量对外源碳添加的激发效应更敏感,并随土壤湿度增加而加剧.低湿润条件下,培养初期外源氮添加显著抑制葡萄糖对土壤N2O排放量的促进作用,之后随着氮形态和林分类型而发生变化;高湿润条件下,外源氮添加显著增强葡萄糖对土壤N2O排放量的促进作用,且硝态氮强于铵态氮(P0.05).葡萄糖添加能增加两种林分土壤微生物碳含量和微生物碳/氮比(P0.05),显示可能改变土壤微生物群落结构.两种形态氮的添加均能增加两种林分土壤水和K2SO4浸提的溶解性有机氮(DON)含量,尤其是阔叶红松混交林土壤(P0.05),但两种形态氮之间无差异.多元线性逐步回归分析显示,实验条件下白桦林土壤N2O累积排放量受到WFPS、水浸提NH4+-N和水浸提DON含量及微生物碳/氮比的影响,共同解释其61%的变化,其中水浸提DON含量贡献率最大;阔叶红松混交林土壤N2O累积排放量受到WFPS、水浸提NH4+-N和微生物碳含量的影响,共同解释其50%的变化,其中水浸提NH4+-N含量贡献率最大.上述结果显示,加湿对森林土壤N2O排放量的增加与土壤活性氮含量、湿润程度和微生物量有关.     

氮化碳薄膜的制备及C-N/CuInSe_2/Si异质结光伏特性

新材料氮化碳薄膜具有超强硬度和独特的物理、化学性质.近年来,引起国内、外学者的重视,1989年,Liu等从理论上预测人工合成具有β-C_3N_4结构的氮化碳材料的可能性,该材料有很大体变模量B,使其具有超强硬度等特性,极有可能在光电、磁、机械工业等领域获重要的应用,但合成工艺上一直没有取得突破,直到1993年,美国哈佛大学Niu等报道采用激光束蒸发石墨加氮离子束源工艺合成出氮化碳薄膜,该方法回避了等离子工艺过程的热动力学平衡及限制,显然只可作为人工合成预测的新材料的原理性方法而无法实用.我们从1988     

缙云山亚热带森林林下常见蕨类叶与细根分解碳氮磷释放动态

凋落物分解是森林碳和养分循环的关键环节.长期以来森林凋落物分解研究主要关注森林优势树种.虽然蕨类植物是亚热带森林林下层的重要组分,占林下层大量的生物量,但其凋落物分解过程很少被关注.本研究用缙云山亚热带常绿阔叶林林下12种常见的蕨类叶和细根进行分解实验,监测分解113, 198, 386和586 d后的碳氮磷释放动态.结果表明:蕨类叶与细根初始碳含量无显著差异,但叶的初始氮磷含量均显著高于细根.多数物种叶的碳氮磷释放速率显著快于细根,且叶的碳氮磷主要表现为简单的直接释放模式,而细根的碳氮磷释放则表现出直接释放、富集-释放、富集-释放-富集、始终富集等复杂模式.氮、磷残余率随碳残余率的变化格局分别受初始氮、磷含量的影响.叶与细根间碳氮磷残余率的相关性表现出不同的格局:碳残余率在分解113, 198和386 d后均为显著正相关,但586 d后关系不显著;而磷残余率除在113 d时关系不显著外在其他时间点均显著正相关;但氮残余率在整个分解过程均无显著关系.该结果表明地上地下分解速率是否存在显著相关性与元素类型及分解时间有关.本研究结果为进一步量化蕨类植物对森林生态系统碳和养分循环的重要性提供参考.     

叶凋落物碳、氮和磷元素对模拟淋溶的响应

叶凋落物是陆地和水生生态系统有机质和营养元素的重要来源.虽然淋溶是凋落物碳和养分释放的重要途径,但不同物种对淋溶响应的差异性很少被量化.此外,不同元素的可溶性是否存在显著差异,凋落物的性状能否用于预测凋落物对淋溶的响应还不清楚.本研究选择15个亚热带森林常见树种的凋落物进行6 h的模拟淋溶实验,测定了淋溶后凋落物的质量损失、碳、氮和磷元素的溶出量.同时测定了11个凋落物性状,分析了这些性状与淋溶结果的关联性.结果发现,不同物种淋溶后的质量损失、碳、氮和磷溶出量均存在显著差异(P0.001).碳、氮和磷的可溶性也存在显著差异(P0.001),磷的平均溶出量为12.99%,显著高于碳(2.53%)和氮(2.97%),这表明淋溶是磷元素释放的重要途径.同时,这也导致淋溶后凋落物C:P和N:P值显著升高(P0.001).凋落物性状与淋溶结果有显著关联性,最大持水力是影响碳溶出的最重要因子,而比叶面积是影响氮和磷溶出的最重要因子.本研究表明,短期的淋溶过程就可以导致较大比例的元素释放,这改变了凋落物的化学组成,进而可能会影响后续生物驱动的分解.但淋溶对不同元素的影响程度不同,因此不同元素不能同等对待.凋落物性状可以预测凋落物对淋溶的响应.     

黄土高原丘陵沟壑区草地恢复对土壤碳氮库的影响

对黄土高原丘陵沟壑区坡耕地及撂荒后5,13,24,32 a自然恢复草地的土壤有机碳(SOC)、无机碳(SIC)、全氮(TN)含量及储量(SOCs,SICs,TNs)进行了测定分析.结果显示,土壤有机碳含量随土壤垂直剖面降低.与坡耕地相比,0~5 cm SOC含量在草地恢复10 a后显著升高,而5~100 cm各土层的SOC含量在草地恢复的20 a后显著升高;0~100 cm各土层SIC含量在草地恢复5 a后即显著增加,且不同的恢复草地具有不同的SIC剖面分布类型.TN含量与SOC含量变化相似.但与坡耕地相比,早期的恢复(5,13 a)草地表层0~5 cm TN升高不明显,5~100 cm TN在草地恢复的5 a后显著升高.SOCs(0~100 cm)在恢复5 a的草地显著降低,恢复10 a后,显著升高;SICs(0~100 cm)和TNs(0~100 cm)在草地恢复5 a后即显著增加.此外,计算了土壤总碳储量(STCs),发现草地恢复过程中土壤碳库特征表现为越来越高的SOCs/STCs和越来越低的SICs/STCs.在草地恢复过程中,SOC和TN,STCs和TNs显著正相关(P0.01).因此,草地恢复加强了土壤碳库的积累,包括土壤有机碳库和无机碳库,但是这两个碳库在总碳库的占比相反.多年生草种在土壤碳氮库积累中起重要作用.     

扬子克拉通及华北克拉通大陆岩石圈地幔碳同位素组成及其差异: 金刚石碳同位素原位测试证据

金刚石碳同位素组成和对比是了解克拉通大陆岩石圈地幔物质组成及其演化的窗口. 本文用二次离子质谱(SIMS)方法对产于华北克拉通(山东蒙阴和辽宁瓦房店)和扬子克拉通(湖南沅水流域)的11颗金刚石不同生长层的碳同位素组成进行了123个点高精度原位(in-situ)测试. 结果显示, 华北克拉通和扬子克拉通金刚石碳同位素组成存在一定差异; 华北克拉通金刚石早期生长“核心”碳同位素δ¹³C组成平均为-3.0‰(VPDB), 分布范围为-6.0‰~-2.0‰, 与全球橄榄岩型金刚石一致; 扬子克拉通金刚石早期“核心”δ¹³C平均为-7.4‰, 分布范围为-8.6‰~-3.0‰, 和榴辉岩型金刚石特点一致; 3个产地单颗金刚石不同生长层碳同位素变化不具有一致性, 与是否含包裹体无关, 但与金刚石是否存在溶蚀间断明显有关, 证实金刚石生长过程地幔流体碳同位素组成不均一, 碳储库(介质)不均一性对金刚石生长过程碳同位素变化的影响较分馏作用更为明显; 与此同时, 现有的测试结果显示, 华北和扬子克拉通金刚石中心-边缘生长层碳同位素变化与氮含量之间缺乏相关性, 反映我国两个克拉通金刚石生长过程中地幔流体碳和氮元素之间存在复杂的交换、地球化学环境可能相对开放. 上述结果暗示, 金刚石形成时扬子克拉通和华北克拉通地幔交代流体碳的组成及来源存在差异.     

热处理对氮碳薄膜结构及光学性质的影响

氮碳薄膜由于具有优良物化性能,受到关注,已能采用多种方法获得CN_r薄膜,并对其物性进行了广泛的研究。然而,在考虑其热行为时,多集中于沉积过程中衬底温度的影响。但是,在空气中长时间等温退火后氮碳薄膜的热行为、物性变化和薄膜结构之间的关系,特别是,经加热处理,是否会导致某种价键结构或元素价态变化,从而改变薄膜的性能,并不十分清楚。本文报道了应用XPS,IR和可见-紫外光吸收谱等实验方法,分析了样品经热处理后,其成分和元素价键结构的变化,并对其光学性质进行了测量,对其结构和物性关系进行了探讨。     

植物-微生物共生系统功能强化及其在降污固碳中的作用

植物不仅为细菌等土壤微生物提供了丰富的生态位,还通过光合作用等固碳途径和合成代谢过程最终转化为土壤有机质,成为微生物可利用的碳源.相反,土壤微生物可以作为去除污染物的生物催化剂,也能帮助植物吸收氮、磷等营养物质.因此,植物-微生物共生系统具有降污固碳双重作用.本文围绕植物-微生物共生系统降解污染物和固定二氧化碳的两大生态功能,系统梳理了共生系统三个要素之间的相互作用关系.从植物、微生物和二者共生关系三个角度归纳了共生系统的污染修复途径,总结了植物和微生物的固碳机制.同时也分析了土壤中重金属和有机污染物对植物固碳过程造成的不利影响.本文最后对未来植物和土壤微生物在降污和固碳方面的研究进行了展望,旨在促进土壤污染的研究与治理,改善土壤生态系统的固碳功能.     

有机负氢化学研究新进展

氢是有机化合物中的一个非常重要的化学组成元素,在人类目前已知的900多万种有机化合物中,氢作为一个核心的化学元素几乎存在于每一个有机化合物中,所以有机氢化学(即涉及有机化合物中氢原子化学反应的化学)应该是有机化学的一个中心研究领域.由于有机化合物通常是由碳、氢、氧、氮、硫、卤素等非金属元素组成,而氢原子的电负性(2.2)一般小于碳(2.5)、氧(3.4)、氮(3.0)、硫