Mo/ZSM-5 分子筛碳化钼活性中心结构及甲烷活化机理的密度泛函理论研究

 应用密度泛函理论 (DFT) 研究了 Mo/HZSM-5 分子筛上碳化钼活性中心的几何结构和电子结构, 以及甲烷 C–H 键在该活性中心上的活化机理. 设计了两种碳化钼单体模型 Mo(CH2)2/ZSM-5 和 Mo(CH2)2CH3/ZSM-5, 两种碳化钼双体模型 Mo2(CH2)4/ZSM-5 和 Mo2(CH2)5/ZSM-5. 其中单钼模型构建在 ZSM-5 分子筛孔道交叉点 T6 位的 Brönsted 酸位上, 双钼模型构建在 T6---T6 相邻双酸位上. 这些模型中都有 Mo=CH2 键, 结构优化后得到的 Mo–C 键长与实验值吻合. 所有模型的前线分子轨道都在 Mo=CH2 的 π 键上. 甲烷活化过程是发生 C–H 键异裂, H+和 H3C–残基分别进攻 Mo=CH2 键的 C 和 Mo, 使 π 键同时断裂. 在以上 4 种碳化钼模型上, 甲烷 C–H 键活化能都在 106~196 kJ/mol, 且 Mo2(CH2)5/ZSM-5 在甲烷活化过程中显示出最高的催化活性.     

单原子合金对烷基C-H键活化调控的理论研究（英文）

单原子合金是指活性金属原子分散在Cu、Ag或Au载体上所构成的催化剂,近年来已成为单原子催化研究中的一颗“新星”.单原子合金上孤立活性位点与载体金属的电子结构不同,具有奇异的电子结构,故通常表现出独特的催化行为.目前尚缺乏一种可靠的单原子合金催化特性描述符.本文系统地考察了甲烷、丙烷和乙苯在15种Rh、Ir、Ni、Pd和Pt掺杂Cu(111)、Ag(111)和Au(111)单原子合金上初始C-H键活化.密度泛函计算表明,烷基C-H键的活化能垒与d带中心和H原子吸附相关较差,而与反应能之间相关性较好.理论分析表明,C原子在顶位的吸附与C-H活化过渡态之间存在着轨道相互作用的相似性,不仅涉及到σ对■轨道给予,也涉及d_xy/d_yz轨道的π反馈.据此,C原子吸附能与甲烷、丙烷和乙苯C-H键活化能也具有很强的相关性(R²>0.9).     

中性团簇(CeO_2)_m(m=1～3)活化甲烷C—H的密度泛函理论计算

采用密度泛函理论(DFT)计算了CH4在电中性(Ce O2)m(m=1~3)团簇上的活化情况,并对其机理进行了探讨.计算结果表明,甲烷C—H键在团簇上的活化为亲核加成模式,电子由团簇流向甲烷C—H反键轨道,使甲烷C—H键削弱而得以活化,反应的过渡态为四中心结构.团簇的桥氧位活化甲烷C—H键的活性大于端氧位,而三重桥氧位的活性高于二重桥氧位.团簇中作用位点Ce和O原子的电荷布居与其活化甲烷C—H的能力密切相关.溶剂的存在不仅降低了甲烷C—H活化自由能垒,而且使与甲烷作用的团簇各位点的活性差异缩小.     

载体ZrO2的d带电子对Ni13催化CH4脱氢过程的影响（英文）

C-H键活化是甲烷转化的关键，分散于ZrO₂（111）表面的活性Ni₁₃微粒能实现这一过程。密度泛函理论结果表明，相比Ni₁₃催化过程，Ni₁₃-ZrO₂（111）更能活化CH₄逐步脱氢并稳定其解离物种；且在载体ZrO₂存在下，C-H键长增加，C-H断键活化能降低，放热量增多，达过渡态时，解离H与残留CH_x间距减小，因此，负载催化剂Ni₁₃-ZrO₂（111）具有更好的催化性。究其原因，对于Ni-C-H,ZrO₂丰富的d带电子使得Ni 3d电子密度增强，C 2p与Ni 3d轨道重叠增多，Ni-C键增强，C-H键减弱，基于此，CH_x吸附增强，C-H键活性亦增强。因此，载体ZrO₂的d带为Ni₁₃活化CH₄促进C-H键解离提供着电子。     

中性团簇(CeO2)m(m=1~3)活化甲烷C—H的密度泛函理论计算

采用密度泛函理论(DFT)计算了CH₄在电中性(CeO₂)_m(m=1~3)团簇上的活化情况, 并对其机理进行了探讨. 计算结果表明, 甲烷C—H键在团簇上的活化为亲核加成模式, 电子由团簇流向甲烷C—H反键轨道, 使甲烷C—H键削弱而得以活化, 反应的过渡态为四中心结构. 团簇的桥氧位活化甲烷C—H键的活性大于端氧位, 而三重桥氧位的活性高于二重桥氧位. 团簇中作用位点Ce和O原子的电荷布居与其活化甲烷C—H的能力密切相关. 溶剂的存在不仅降低了甲烷C—H活化自由能垒, 而且使与甲烷作用的团簇各位点的活性差异缩小.     

CH_2CO+CH_2的多通道反应的理论研究

利用密度泛函(DFT)和自然键轨道理论(NBO)及高级电子耦合簇[CCSD(T)]和电子密度拓扑(AIM)方法,对单重态和三重态CH2与CH2CO反应的微观机理进行了研究.在B3LYP/6-311+G(d,p)水平上优化了反应通道各驻点的几何构型.在CCSD(T)/6-311+G(d,p)水平上计算了各物种的单点能量,并对总能量进行了校正.计算表明,单重态CH2与CH2CO的C-H键可发生插入反应,与C=C、C=O可发生加成反应,存在三条反应通道,产物为CO和C2H4,从能量变化和反应速控步骤能垒两方面考虑,反应II更容易发生.对反应通道中的关键点进行了自然键轨道及电子密度拓扑分析.三重态CH2与CH2CO的反应存在三条反应通道,一条是与C-H键的插入反应,另一条是三重态CH2与C=C发生加成反应,产物为CO和三重态C2H4,通道II势垒较低,更容易发生.最后一条涉及双自由基的反应活化能最大,最难发生.     

MoO3纳米带修饰MCM-22催化甲烷无氧芳构化反应

利用天然气生产芳烃是一个有吸引力的课题，这个过程需要具有高性能活性位点的催化剂，以活化稳定的碳氢键．在甲烷直接转化方法中，将甲烷无氧脱氢芳构化(MDA)转化为高附加值芳烃(如苯、甲苯和萘)是甲烷增值的有效途径．本研究采用MoO₃纳米带作为Mo源，微孔分子筛MCM-22作为载体制备双功能Mo基催化剂，结果表明MoO₃纳米带高度分散在分子筛内部，与分子筛中Br?nsted酸中心结合形成有效活性中心，改善了甲烷无氧脱氢芳构化反应的催化活性，提高了催化剂的稳定性．在甲烷无氧脱氢芳构化反应测试中，当MoO₃纳米带的负载量质量分数为6%时，N-Mo-HMCM-22催化剂催化的甲烷转化率达到14.1%，苯产率可达8.2%．本研究为合成高性能、稳定的MDA催化剂提供了一种更为简易的策略．     

金属碳、卡宾阳离子[M—X]~+(M=Au,Ag,Cu;X=C,CH2)与甲烷反应机制研究

在CCSD(T)-REL//B2GP-PLYP水平下构建[Au(CH_2)]~+与甲烷反应的可靠反应势能面,分析了C—H键活化过程中的几何结构变化情况;对反应IRC路径上关键点进行自然键轨道(NBO)电荷和分子轨道分析,从理论上推定该氢转移过程属于氢负离子(H~-)转移.对[M—X]+(M=Au,Ag,Cu;X=C,CH_2)与甲烷反应进行对比,分析了甲烷作为氢供体反应过程的内在影响因素.M—X键能和反应活性中心C上直接参与反应的低能轨道对反应活性均起重要作用,两者协同调控微观反应机制.     

正辛烷热裂化和催化裂化生成甲烷反应机理

采用脉冲微反装置,在反应温度为550~650℃,低转化率(小于15%)下,研究了正辛烷在石英砂和ZRP分子筛上的热裂化和催化裂化反应,分析了甲烷的生成机理。结果表明,正辛烷热裂化时,乙烯、丙烯和正丁烯是初始产物,甲烷由4种反应路径生成。当反应温度为600℃时,甲基自由基攻击碳链端部C-H键生成甲烷。中部C-H键脱氢形成的辛基自由基在端部C-C键断裂的活化能较高,仅在高温下生成甲烷。正辛烷在ZRP分子筛上主要发生质子化裂化反应,正构烷烃占有相当比重,甲烷由质子化裂化步骤生成。热裂化与质子化裂化对甲烷贡献的对比可知,当反应温度低于600℃时,甲烷由质子化裂化反应生成;在高温下,热裂化反应决定甲烷选择性。     

炭黑颗粒及氟粒子辅助法合成多级结构MCM-22分子筛及其催化性能（英文）

以碳黑为第二模板剂在氟离子体系中一步水热合成了多级结构MCM-22分子筛组装体(简称为MCM-22-FC).考察了碳黑和氟离子对MCM-22分子筛形貌和催化性能的影响.MCM-22-FC分子筛是由大量片状晶体交错生长形成的组装体结构,其中MCM-22的片层结构更薄,在其固有的微孔中存在的晶间孔呈现大孔和介孔的特征.MCM-22-FC负载Mo后得到的Mo/MCM-22-FC催化剂在甲烷无氧芳构化反应(MDA)中提高了苯收率和芳烃选择性,并且提高了催化剂的寿命.通过氨气程序升温脱附(NH3-TPD)表征,吡啶红外(Py-IR)表征,结合热重(TG)分析,得出的结论是Mo/MCM-22-FC在MDA中优越的催化性能是由于氟离子进入到分子筛骨架当中,形成具有拉电子效应的结构单元,从而提高了分子筛的Br鰊sted酸量,较多的Br鰊sted酸性位将更多的Mo物种迁移至分子筛孔道内部,形成更多的MoCx或MoOxCy活性物种以及更有利于大分子产物扩散的MCM-22薄片层的结构.少量过剩的Br鰊sted酸性位在成型后保留在Mo/HMCM-22-FC催化剂活性中心抑制了积碳的形成,也有助于改善芳烃的选择性.     

薄层色谱自动点样仪的研制

介绍了一种由单片机系统控制的薄层色谱自动点样装置,其中喷嘴和机械部分的制作比较实用。采用本文设计,能制出足以与商品仪器媲美的产品,且成本极低。     

导电聚合物传感器的研究进展

导电聚合物因其具有特殊的结构和优异的物理化学性能,而成为构建传感器的一种新材料。综述了近5年来导电聚合物在生物传感器、离子传感器、气敏传感器方面的研究进展,并对导电聚合物的研究动向作了展望。     

真珠钙驱铅实验研究

研究了真珠钙驱铅效果，给亚急性中毒的大鼠服用后，可增加铅从尿中排量，降低骨中蓄积量，对防治铅中毒有一定作用。     

纳米复合材料固定化酶的研究进展

载体材料的选择对固定化酶的性能有着至关重要的影响。纳米复合材料不仅具有纳米尺寸的特性,而且可以克服单一材料的不足,在固定化酶领域引起了广泛关注。本文就目前在固定化酶领域使用的纳米复合载体分类进行了系统的阐述,重点介绍了目前在固定化酶研究领域运用较为广泛的硅基纳米复合材料、碳基纳米复合材料和纳米纤维复合材料等材料的制备方法及不同材料对酶学性能的影响,并对这些纳米复合材料固定化酶发展前景进行了展望。     

一种基于介质上电润湿效应的免疫检测芯片研究

利用微机械加工技术,在ITO玻璃上设计制作了基于介质上电润湿效应的以离散液滴为对象的免疫检测芯片,对芯片的液滴驱动特性、免疫反应参数进行了测试,并对小鼠IgG和羊抗鼠IgG-HRP进行了初步的免疫测试.研究结果表明,在电压<100 V的时候,接触角测量值基本上和预测曲线吻合,在>100 V的情况下出现了接触角饱和现象,在芯片上实现了液滴操纵,120 V时得到最大平均速度为3.75 mm/s;该芯片可以实现免疫反应检测,所需样品体积为0.5 μL,检测时间约为20 min,对于羊抗鼠IgG-HRP实验系统的检测范围为0.1～20 mg/L.     

基于氧化铝纳米通道的电化学生物传感器研究

将制备好的氧化铝纳米通道经与3-氨丙基三乙氧基硅烷反应使其表面修饰了氨基后,再在含生物素的缓冲溶液(pH 5.5)中反应12h,制成表面固定了生物素的氧化铝纳米通道,通道孔径约50nm。另取PVC管一段,在其顶端用PVC/THF混合液粘附制备好的聚合物膜,再将上述修饰好的氧化铝纳米通道用有机硅橡胶粘在敏感膜的底部,作为工作电极待用。以生物素-亲和素体系为模型,用经修饰的氧化铝纳米通道为识别载体进行电位法检测,实现了亲和素的检测。亲和素的质量浓度在0.10~0.60mg·L-1范围内与相应的电位变化值之间呈线性关系,检出限(3σ)为0.05mg·L-1。试验结果验证了氧化铝纳米通道电位生物传感器测定生物大分子的可行性。     

镁电沉积研究评述

Mg离子二次电池是有望用于电动汽车的“绿色”蓄电池，它比Li离子二次电池低价、较高的安全性和环境友好及可大电流、大容量放电。本文对迄今为止关于镁的电沉积及镁离子二次电池的电解质溶液的研究进行综述；并对今后的研究提出了设想。     

镍激活EB病毒的研究

应用间接免疫荧光法和抗补体免疫荧光技术研究,证实在试管内1～40mg/L NiSO4.6H2O(Ni)显著增强携带Epstein-Barr Virus(EBV)基因组的三株类淋巴母细胞株的VCA、MA、EA、EBNA-2抗原表达.此外还发现1～20mg/L Ni能明显促进EBV转化人脐血B淋巴细胞的作用,当多次加Ni时促进效应更强,前者转化促进率为13.31%～46.6 1%,后者达22.70%～57.04%.以上结果表明,Ni具有激活 EBV的作用.EBV与鼻咽癌(NPC) 密切相关,广东 NPC高发区大米和饮水中 Ni的含量偏高,NPC患者血和头发中 Ni 的水平明显高于健康人.研究结果提示,EBV与 Ni相互作用可能是 NPC发生、发展过程中的一个协同因素.     

Investigations on zirconium-containing conversion layers on aluminium

Summary Conversion layers on technical aluminium produced by a no-rinse process for the purposes of food wrapping products are based on the application of aqueous solutions containing mainly zirconium compounds and polyacrylic acid. By the combined use of the methods TEM, AES, XPS and ISS, in-depth profiling of the elements Al, Zr, C, O and F are achieved, the existence of the chemical compounds Al₂O₃, ZrO₂ or the respective mixed oxides and polyacrylic acid or the fragments are detected. The layer thicknesses are determined amounting to 10–40 nm, and the surface-related mass of zirconium is estimated to 10–35 mg/m².

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Untersuchungen an zirkonhaltigen Konversionsschichten auf Aluminium