从头算量子化学计算方法对高氯酸镁溶液中存在的离子缔合物种及缔合过程的研究

使用了量子化学计算方法在HF/6-31＋G*水平下对高氯酸镁溶液中的高氯酸根水合, 可能存在的离子缔合物种以及离子缔合过程进行了研究. 高氯酸根的第一水合层至少需要6个水分子才能填满, 在水合数6以下时, 每增加一个水分子可以造成v₁-频率1.7 cm^－1的蓝移. 高氯酸根与第一个无水镁离子结合可以造成较大的红移, 与第二个和第三个镁离子结合后, 可使v₁-频率连续的反向蓝移, 这种变化与镁离子的极化作用相关. 高氯酸根与水合镁离子可形成水合的缔合物种, 包括溶剂共享离子对、接触离子对、溶剂共享型三离子团簇和接触型三离子团簇, 其中溶剂共享型离子对和含有两个高氯酸根和一个镁离子的三离子团簇, 可对v₁-频率造成较小的蓝移, 与实验的拉曼光谱符合较好. 高氯酸镁在溶液浓度升高时发生的离子缔合过程被推测为: 自由水合离子→溶剂共享型离子对→含有两个高氯酸根的溶剂共享型三离子团簇→六水合高氯酸镁晶体, 这一过程与硫酸镁有较大不同而与硝酸镁接近.     

从头算量子化学计算方法对硝酸锂溶液中存在的离子缔合物种及缔合过程的研究

利用量子化学计算方法,在HF/6-31+G*水平下对硝酸锂溶液中可能存在的离子缔合物种,以及当浓度升高时溶液中发生的离子缔合过程进行了研究.硝酸根与水合锂离子可形成溶剂共享离子对、接触离子对、三离子及多离子团簇等离子缔合物种,在所有的缔合物种中,锂离子大都以形成四配位四面体结构为主,只有少数情况下存在能量较高的五配位结构.以上3种水合离子缔合物种中的v1(NO3-)频率与水合硝酸根中的参比值相比,分别发生1.4,-6.9以及大于2.8 cm-1的蓝移,考虑到实验光谱中v1(NO3-)带是持续蓝移的.推测的硝酸锂溶液在浓度升高时发生离子缔合的过程可简略表示为"自由水合离子→溶剂共享型离子对→阳-阴-阳型三离子团簇→链状多离子团簇→网状多离子团簇→晶体".这个过程与在硝酸镁和硝酸钠中的缔合过程是相似的.     

金属离子Na+,Li+及Mg2+与C1O4-和NO3-形成的无水离子缔合物种的从头算量子化学研究

采用量子化学计算方法在B3 LYP/6-311++G**水平下对Na+,Li+和Mg2+与ClO4-和NO3-形成的离子缔合物种的结构以及v1-频率进行了研究,并将结果与SO42-和上述3种阳离子形成的物种进行了对比.在缔合物种结构方面,当阳离子数目≤2时,与SO42-体系相似,ClO4-和NO3-主要与阳离子形成双齿缔合结构,而当阳离子数目＞2时,特别是具有2个正电荷的Mg2+离子数目较多时,由于阳离子间的斥力更大,与阳离 子结合能力较弱的ClO4-和NO3-较难与其形成稳定的离子团簇,而在SO42-体系中,则易形成单齿缔合结构.在v1-频率的变化趋势方面,3种阴离子形成的缔合物种大体相同,说明无水离子团簇的频率变化主要受阳离子性质和缔合结构影响.虽然阴离子性质也有部分影响,但不占主要地位.     

盐水溶液中离子与丙氨酸极性基团间的作用对丙氨酸缔合的影响:密度泛函理论与分子动力学模拟

采用密度泛函理论和经典分子动力学模拟研究了盐水溶液中Na⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Cl^-与丙氨酸分子间的相互作用对丙氨酸分子缔合的影响. 密度泛函理论的计算结果显示丙氨酸分子与Na⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Cl^-之间的相互作用可增强其电荷分离. 经典分子动力学模拟结果显示在水溶液中两性离子形式的丙氨酸存在三种缔合结构.盐水溶液中, 阳离子、阴离子与丙氨酸间的相互作用均能一定程度上减弱丙氨酸分子的缔合. 但是阳离子与丙氨酸间的相互作用明显受离子水合作用的影响. 由于Cu²⁺水合作用较强, 虽在气相中Cu²⁺与丙氨酸分子之间相互作用明显比Na⁺强, 但是在水溶液中则情况刚好相反. 在ZnCl₂稀溶液中, Zn²⁺与丙氨酸间的相互作用被其第一水合壳层隔开. 但这种相互作用仍能明显影响丙氨酸分子的缔合, 这与Zn²⁺的水合壳层特征有关. 另外, 离子与丙氨酸之间的相互作用, 不仅会削弱丙氨酸的缔合, 也可导致丙氨酸分子间的缔合结构发生转变. 离子浓度也会影响其与丙氨酸分子间的缔合形式以及丙氨酸的缔合结构.     

NaNO3和NaClO4在N,N-二甲基甲酰胺中的离子溶剂化

利用红外光谱研究了NaNO₃和NaClO₄在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中发生离子-溶剂和离子-离子的相互作用, 分析结果表明, DMF的OC-N谱带发生了明显的变化. 定量计算了在Na⁺浓度为0.22~1.24 mol/kg范围内的溶剂化数为1~4. 对谱图中酰胺基上C-N和CO的特征峰强度随Na⁺浓度变化的对比, 推测离子溶剂化作用导致DMF的酰胺基内部形成共轭键. 利用量子化学方法进行优化及热力学性质计算, 得到C-N键伸缩振动频率及红外光谱强度变化规律. 优化结构与实验结论相符合. 由NaNO₃的ν₂谱带及NaClO₄的ν₁谱带的解析得到溶液中阴离子缔合效应的一般规律, 并通过阴离子缔合特征峰与酰胺基上的N-C-N面外振动峰(865 cm^-1)的变化情况, 讨论了溶液中的离子溶剂化作用.     

麦迪霉素-H2O2缔合/平行催化氢波的研究及其应用

报道了有机化合物极谱催化波的一种新类型--缔合/平行催化氢波.研究麦迪霉素-H₂O₂体系缔合/平行催化氢波的结果表明,质子化麦迪霉素与H₂O₂形成缔合物,引起峰电位负移;麦迪霉素催化氢波被H₂O₂还原中间产物羟基自由基进一步催化,使峰电流显著增加.求得麦迪霉素-H₂O₂缔合物的缔合比为1:1,表观缔合常数为7.18.在0.15 mol·L^-1 KH₂PO₄-NaOH (pH 7.4)-0.02 mol·L^-1 H₂O₂支持电解质中,-1.59 V (vs. SCE)处的缔合/平行催化氢波二阶导数峰峰电流与麦迪霉素浓度在2.0×10^-8～1.0×10^-5 mol·L^-1范围内呈线性关系,检测限为6×10^-9 mol·L^-1.与麦迪霉素的催化氢波相比,该缔合/平行催化氢波提高分析灵敏度两个数量级.     

RbCl和CsCl水溶液结构的X射线散射及经验势结构精修模拟

采用X射线散射法研究了RbCl和CsCl水溶液的结构,利用基于经验势的结构精修(EPSR)方法获得了溶液中的水合Cl^-、Rb⁺、Cs⁺、离子缔合及本体水的对径向分布函数、配位数分布及空间密度分布(3D结构)等结构信息。在水溶液中,Cl^-具有相对稳定的6水合结构,其水合距离为0.321 nm,外加阳离子对其水合作用的影响不明显。7.3 ± 1.4个水分子与Rb⁺水合,其特征水合距离为0.297 nm,8.4 ± 1.6个水分子与Cs⁺水合其水合距离为0.312 nm。Cs⁺不具有第二水合层,而Rb⁺表现出了更强的水合能力,具有较明显的第二水合层。Cl^-、Rb⁺及Cs⁺常被认为是“结构破坏”型离子。从微观角度来看这种所谓的“结构破坏”主要体现在破坏了本体水分子的第二水合层保持四面体构型的趋势。RbCl和CsCl水溶液中部分存在着Rb-Cl和Cs-Cl直接接触离子对,在1.0 mol·dm^-3的溶液中Rb-Cl及Cs-Cl的特征距离分别为0.324和0.336 nm,溶剂分割离子对的距离则都在0.6 nm左右。相对于Cs⁺,Rb⁺与Cl^-离子之间表现出了更强的缔合能力。     

高氯酸锂甲醇溶液中离子溶剂化和离子缔合现象

通过红外光谱技术探讨了高氯酸锂甲醇溶液中离子与溶剂、离子与离子之间的相互作用。红外光谱分析结果表明:锂离子与溶剂发生了相互作用导致甲醇分子的O-H伸缩振动区蓝移,ClO4-的特征谱带的变化表明了溶液中存在离子缔合。根据密度泛函理论,对不同溶剂化数的配合物结构和两种离子对形式进行优化及热力学性质的计算。     

金属离子Na+ , Li+ , Mg2+与硫酸根离子形成的无水缔合物种的从头算量子化学研究

计算并讨论了Na+, Li+和Mg2+ 3种离子与SO42-离子形成离子缔合物的结构以及阳离子的结合对ν1-SO42-频率的影响. 结果表明, 在缔合物结构方面, 阳离子数目越少, 离子间斥力越小, 越容易形成阳离子与硫酸根间距离更短, 结合更紧密的双齿缔合结构; 而当阳离子数目增加时, 特别是当具有2个正电荷的Mg2+离子数目较多时, 离子间的斥力使多离子团簇不稳定, 易形成阳离子与硫酸根间距离更长的单齿缔合结构. 有2种阳离子作用可影响ν1-SO42-频率, 一种是极化作用, 可使ν1-SO42-频率红移; 另一种是成键作用, 可使ν1-SO42-频率蓝移. 当金属离子数目≤2时, 阳离子的极化作用占主导地位, 第一个阳离子能使ν1-SO42-频率发生红移, 而当阳离子数目增多时, 不同方向结合的其它阳离子可以削弱第一个阳离子的极化作用, 因此导致多离子团簇中ν1-SO42-频率红移的减小. 当阳离子数目≥3时, 极化作用影响减小, 成键作用占据主导地位, 导致ν1-SO42-频率更大蓝移的单齿缔合结构取代双齿结构, 并使多离子团簇中的ν1-SO42-频率继续发生蓝移.     

激光烧蚀Al+与乙醇团簇的反应研究

利用激光烧蚀-分子束法对Al等离子体与乙醇团簇的反应进行了研究.飞行时间质谱测得的主要反应产物有Al⁺(C₂H₅OH)_n (n=3～10)与H⁺(C₂H₅OH)_n (n=1～14)团簇正离子和(C₂H₅OH)_n(H₂O)OH^- (n=0～8)团簇负离子.实验发现,烧蚀产生的Al等离子体与脉冲分子束的不同位置反应,对团簇离子的类别、大小及强度分布均产生很大影响.Al等离子体与脉冲分子束的前段反应,主要产生金属-复合物团簇离子Al⁺(C₂H₅OH)_n,且信号较强;Al等离子体与脉冲分子束的中段及后段反应,主要产生质子化团簇离子H⁺(C₂H₅OH)_n和团簇负离子(C₂H₅OH)_n(H₂O)OH^-,同时还出现强度较小的其他水合团簇离子,如H⁺(H₂O)m(C₂H₅OH)_n (m=1～2)等.     

Thermal studies of novel molecular perovskite energetic material (C6H14N2)[NH4(ClO4)3]

(C6H(14)N2)[NH4(ClO4)3] is a newly developed porous hybrid inorganic-organic framework material with easy access and excellent detonation performances,however,its thermal properties is still unclear and severely hampered further applications.In this study,thermal behaviors and non-isothermal decomposition reaction kinetics of(C6H(14)N2)[NH4(ClO4)3] were investigated systematically by the combination of differential scanning calorimetry(DSC) and simultaneous thermal analysis methods.In-situ FTIR spectroscopy technology was applied for investigation of the structure changes of(C6H(14)N2) NH4(ClO4)3]and some selected referents for better understanding of interactions between different components during the heating process.Experiment results indicated that the novel molecular perovskite structure renders(C6H(14)N2)[NH4(ClO4)3] better thermal stability than most of currently used energetic materials.Underhigh temperature s,the stability of the cage skeleton constructed by NH4^+and ClO4^-ions determined the decomposition process rather than organic moiety confined in the skeleton.The simple synthetic method,good detonation performances and excellent thermal properties make(C6H(14)N2)[NH4(ClO4)3] an ideal candidate for the preparation of advanced explosives and propellants.     

Construction of a nano-rectangular Zn-Nd complex with near-infrared luminescent response towards metal ions

One 6-metal Zn-Nd complex[Zn₂Nd₄L₂(OAc)₁₀(OH)₂(CH₃OH)₂](1)with Schiff base ligand bis(3-methoxysalicylidene)ethylene-1,2-phenylenediamine(H₂L)was constructed,and it has nanoscale rectangular structure(8×11×28 A).Excited by ligand-centered absorption bands,1 shows NIRemission of Nd³⁺ion.Interestingly,1 exhibits lanthanide luminescent response towards metal ions,especially to alkali metal ions(Li⁺,Na⁺ and K⁺)at ppm level.     

电化学石英晶体微天平研究高氯酸钠水溶液中防冻添加剂对活性炭电极储存离子的影响

利用电化学石英晶体微天平(EQCM)研究了含有防冻添加剂(甲醇、 乙醇)的高氯酸钠水溶液中的Na⁺离子在活性炭表面的吸附过程. 根据EQCM数据估算了电极/溶液界面上与Na⁺络合的甲醇、 乙醇分子的数量, 研究了Na⁺的溶剂化效应随本体溶液中防冻添加剂浓度的变化趋势, 以及对活性炭电极比容量的影响.     

高氯酸二甘氨酸十二水合二铒的晶体结构

在水溶液中合成了甘氨酸铒配合物[Er₂(Gly)₂(H₂O)₁₂](ClO₄)₆·4H₂O单晶,并测定了其晶体结构。该晶体属单斜晶系,P2₁/n空间群。晶胞参数:a=1.0571(2)nm,b=1.0837(2)nm,c=1.7728(4)nm,β=90.09(3)°,V=2.0309(7)nm²,Z=2,D_c=2.239g/cm³.最终偏差因子R=0.055,R_w=0.061.每2个Er³⁺离子由2个甘氨酸羧基桥联成双核结构。Er³⁺离子还与6个水分子的氢原子配位,形成畸变的四方棱柱型配位多面体。     

对苯二甲酸根桥联的双铜(Ⅱ)和双锰(Ⅱ)配合物的合成和长程磁交换作用

合成和表征了4种新型配合物[Cu₂(TPHA)(NO₂-Phen)₁](ClO₁)₂·H₂O、[Cu₂(TPHA)(Me-bpy)₁](ClO₁)₂、[Mn₂(TPHA)(NO₂-Phen)₁](ClO₁)₂·2H₂O和[Mn₂(TPHA)(Me-bpy)₁](ClO₁)₂(TPHA:对苯二甲酸根阴离子;NO₂-Phen:5-硝基-1,10-菲绕啉;Me-bpy:4,4'-二甲基-2,2'-联吡啶).测定了配合物的变温磁化率,并求出了交换积分J分别为-5.04、-6.52、-0.68及-0.73cm^-1.     

光照法研究超氧化物歧化酶及其模型化合物与超氧离子的反应动力学

用改进的光照法研究了超氧化物歧化酶及其模型化合物μ-桥基·二(2,6-二乙酰基吡啶)缩二丙二胺合铜(Ⅱ)(桥基为SCN^-,N₃^-,I^-,Br^-,Cl^-,OH^-)与超氧离子的反应动力学,测定了反应速率常数k_Q,结果表明,超氧化物歧化酶的k_Q与脉冲辐解法及黄嘌呤氧化酶法的结果一致。6种配合物中,Cu₂L(SCN)(ClO₄)₃的k_Q最大,Cu₂L(N₃)(ClO₄)₃的最小,并讨论了真k_Q不同的原因。     

Neutral pyridylmethylamide ligands and their mononuclear copper(II) complexes

Mononuclear copper(II) complexes of a family of pyridylmethylamide ligands HL, HL^Me, HL^Ph, HL^Me3 and HL^Ph3, [HL = N-(2-pyridylmethyl)acetamide; HL^Me = N-(2-pyridylmethyl)propionamide; HL^Ph = 2-phenyl-N-(2-pyridylmethyl)acetamide; HL^Me3 = 2,2-dimethyl-N-(2-pyridylmethyl)propionamide; HL^Ph3 = 2,2,2-triphenyl-N-(2-pyridylmethyl)acetamide], were synthesized and characterized. The reaction of copper(II) salts with the pyridylmethylamide ligands yields complexes [Cu(HL)₂(OTf)₂] (1), [Cu(HL^Me)₂](ClO₄)₂ (2), [Cu(HL)₂Cl]₂[CuCl₄] (3), [Cu(HL^Me3)₂(THF)](OTf)₂ (4), [Cu(HL^Me3)₂(H₂O)](ClO₄)₂ (5a and 5b), [Cu(HL^Ph3)₂(H₂O)](ClO₄)₂ (6), [Cu(HL)(2,2′-bipy)(H₂O)](ClO₄)₂ (7), and [Cu(HL^Ph)(2,2′-bipy)(H₂O)](ClO₄)₂ (8). All complexes were fully characterized, and the X-ray structures vary from four-coordinate square-planar, to five-coordinate square-pyramidal or trigonal-bipyramidal. The neutral ligands coordinate via the pyridyl N atom and carbonyl O atom in a bidentate fashion. The spectroscopic properties are typical of mononuclear copper(II) species with similar ligand sets, and are consistent their X-ray structures.     

Extraction de l'acide silicomolybdique par le nitrate de triisooctylamine en milieu dichloro-1,2-ethane Nature des équilibres and application analytique

-Molybdosilicic acid () in aqueous solution is extracted by triisooctylamine nitrate (R₃NHNO₃) in dichloro-l,2-ethane (S) according to an equilibrium which involves the dissociation of the extracted species in the organic phase: _aq+4(R₃NHNO₃)_s [(R₃NH)₃]_s^-+(R₃NH)_s⁺+4(N0₃^-)_aq+xH⁺ Extraction allows separation of from the excess of molybdenum necessary for its quantitative formation from silicate and molybdate. The direct spectrophotometric determination of the heteropolyacid in the organic phase is simple and sensitive ( =28000 1 cm^-1 mole^-1 at 300 nm).

Zusammenfassung

-Molybdatokieselsäure () in wässriger Lösung wird durch Triisooctylaminnitrat (R₃NHNO₃) in 1,2-Dichlorän (S) entsprechend einem Gleichgewicht extrahiert, in dem die Dissoziation der extrahierten Spezies in der organischen Phase enthalten ist: _aq+4(R₃NHNO₃)_s [(R₃NH)₃]_s^-+(R₃NH)_s⁺+4(N0₃^-)_aq+_xH⁺ Die Extraktion erlaubt die Trennung von vom Molybdän-Überschuss, der für die quantitative Bildung von aus Silicat und Molybdat notwendig ist. Die direkte spektrophotometrische Bestimmung der Heteropolysäure in der organischen Phase ist einfach und empfindlich ( = 28000 l cm^-1 mol^-1 bei 300 nm).     

尖晶石型高熵氧化物的制备和电化学性能

采用溶液燃烧法制备了化学组成均一的尖晶石型（Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2M_0.2）₃O₄（M=Co,Zn,Mg）高熵氧化物（HEOs）纳米晶粉体,并将3种高熵氧化物用作锂离子电池负极材料,研究了活性过渡金属Co和Zn阳离子与非活性Mg阳离子对电化学性能的影响.结果表明,由于具有高构型熵稳定的晶体结构,3种高熵氧化物均表现出优异的循环稳定性,其中含有非活性Mg离子的高熵氧化物（Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2Mg_0.2）₃O₄不仅具有更高的初始比容量（1300 mA·h/g）和倍率性能（在3 A/g电流密度下比容量约为450 mA·h/g）,且在循环500次后Li⁺的扩散系数为其它2种高熵氧化物的3倍以上.（Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2Mg_0.2）₃O₄电化学性能提高的原因是非活性Mg离子不仅避免了锂化过程中活性物质的团聚,还提高了锂离子的扩散系数.     

稀土离子与硫氰酸根及硝酸根的络合作用

在25℃下,以2MNaClO₄维持水相的离子强度恒定,用离子交换法测定了除Ce和Pm以外的镧系元素及钇与CNS^-和NO₃^-的络合作用。用北京大学6912计算机处理了实验数据。结果表明:(1)RE³⁺与CNS^-的络合作用不大,当[CNS^-]≤1.5M时,主要以RECNS²⁺,RE(CNS)₂⁺及RE(CNS)₃三种络合物形式存在;镧系元素与CNS^-的络合度Y₍₁₎随原子序数Z的增大,总的趋向是增大,钇的Y₍₁₎值为最小。(2)RE²⁺与NO₂⁺的络合作用较弱,当[NO₂⁺]≤1.5M时,主要的络合物是RENO₃²⁺;各镧系元素与NO₃^-的Y₍₁₎随Z的增大,总的趋向是减小,钇的Y₍₁₎值最小。(3)在本实验中,稀土络合离子在树脂上的吸附量是可以忽略不计的。