一、The Structures and Stability of HNOS Isomers(论文文献综述)
刘斌[1](2021)在《双杂化密度泛函方法研究过渡金属掺杂硅锗团簇TMXn(TM=Cu,Ag,Au;X=Si,Ge)的结构和性质》文中提出随着纳米技术的发展,团簇已成为很多科学领域的研究热点。过渡金属掺杂半导体团簇因其独特的物理化学性质而备受关注。理论研究过渡金属掺杂半导体团簇的稳定结构和电子特性,可为进一步的实验研究和实际应用提供必要的理论指导。论文采用ABCluster全局搜索结合双杂化密度泛函方案研究了中性、阴离子、阳离子TMXn0/-/+(TM=Cu、Ag、Au,X=Si,Ge;n=1-13)团簇的基态结构及演变规律,计算了它们的绝热电子亲合能(AEA)、垂直电子解离能(VDE)、电离势(IP)、平均键能(Eb)和HOMO-LUMO能隙,模拟了光电子能谱(PES)并与之实验PES进行比较,并进行自然布局分析。在mPW2PLYP/aug-cc-pVTZ//mPW2PLY/cc-pVTZ水平上计算了CuSin0/-/+和CuGen+(n=1-13)团簇的结构和性质,结果表明:(1)CuSin0/-/+(n=1-13)团簇的演化规律为:当n≤11时,中性和阴离子团簇为取代构型,而阳离子团簇为吸附构型;当n=12时,CuSin0/-/+团簇形成最小尺寸的笼型结构;CuGen+(n=1-13)团簇的基态构型在n=9时,从吸附构型过渡为笼型结构。(2)CuSin0/-/+(n=1-13)团簇的平均键能Eb小于纯Sin+10/-/+团簇的Eb值,表明掺杂铜原子使得纯硅团簇的稳定性降低;CuGen+(n=1-8)团簇的Eb值小于纯Ge+n+1(n=1-8)团簇的Eb值,而笼型结构CuGen+(n=9-13)的Eb值大于纯锗团簇的Eb值。(3)电离能分析表明,在纯Sin和Gen团簇中掺杂Cu原子,使其电离势降低。(4)自然电荷布局分析表明,笼型结构中铜原子充当电子受体。(5)满足超原子电子层结构的CuGe+10不仅具有良好的热力学稳定性,而且具有较好的化学稳定性,可作为功能材料的基元。在mPW2PLYP/aug-cc-pVTZ(Si,Ge),aug-cc-pVTZ-PP(Ag)//mPW2PLY/cc-pVTZ-(Ge),cc-pVTZ-PP(Ge,Ag)水平上计算了AgSin0/-/+和AgGen0/-/+(n=1-13)团簇结构和性质,结果表明:(1)AgSin0/-/+(n=1-13)团簇的基态构型为吸附构型;AgGen0/-/+(n=1-13)团簇的基态构型为:当n≤11时,团簇为吸附构型;中性和阴离子团簇在n=12时出现笼型结构,阳离子团簇在n=13时为笼型结构。(2)AgSin0/-/+和AgGen0/-/+(n=1-13)团簇的Eb值分别小于纯Sin+10/-/+团簇和纯Gen+10/-/+团簇的Eb值,表明掺杂银原子使得硅团簇和锗团簇的稳定性降低。(3)电离势分析表明,在纯Sin和Gen团簇中掺杂Ag原子使其电离势降低。(4)自然电荷布局分析表明,AgSin0/-/+和AgGen0/-/+(n=1-13)团簇中Ag原子的4d电子不参与成键。笼型结构的银原子充当电子受体。在mPW2PLYP/aug-cc-pVTZ(Si,Ge),aug-cc-pVTZ-PP(Au)//mPW2PLY/cc-pVTZ-(Ge),cc-pVTZ-PP(Ge,Au)水平上计算了AuSin0/-/+和AuGen0/-/+(n=1-13)团簇结构和性质,结果表明:(1)AuSin0/-/+(n=1-13)团簇的基态构型为吸附构型;AuGen0/-/+(n=1-13)团簇在n≤10时的基态构型为吸附构型;当n≥11时,中性和阳离子团簇为笼型结构;阴离子团簇只有n=12时为笼型结构。(2)AuSin0/-/+和AuGen0/-/+(n=3-13)团簇的Eb值分别小于纯Sin+10/-/+团簇和纯Gen+10/-/+团簇的Eb值,表明掺杂金原子使得硅团簇和锗团簇的稳定性降低。(3)电离势分析表明,在纯Sin和Gen团簇中掺杂Au原子使其电离势降低。(4)与Cu、Ag原子掺杂硅团簇相比:AuSin团簇热力学稳定性最好。与Cu、Ag原子掺杂锗团簇相比:当n=1-8时,AuGen团簇具有最好的热力学稳定性;当n≥9时,CuGen团簇的热力学稳定性最好。
张跃[2](2021)在《几种星际含碳小分子的光谱性质和反应机理研究》文中提出星际有机分子的发现被看作是20世纪60年代天文学领域的四个主要发现之一。该发现可以让人类深入了解银河系的组成,推断出星云和恒星的演变过程,同时也为解释是否存在外星生命这一命题提供了可能性,它是天文学的分支——星际化学的基础。自发现星际有机分子以来,人们就对它们的相关性质开展了广泛的实验和理论方面的研究。尤其是近些年以来,在有机化学、材料化学、无机化学以及化学动力学等多个领域,一部分含C原子的小分子化合物已经引起了学者们普遍的重视。自从在空旷的星际空间中探测到了CH和CN自由基后,许多物理化学方法就开始逐渐出现于星际化学的研究之中。随着相关研究的不断发展,在过去的几十年之中,已经发现了二百多个星际分子。特别是在星际化学和大气化学领域中,对于此类小分子的研究不论是在理论方面还是实验检测方面都已经取得了相当多的研究成果。但是,因为星际具有低压强、低温度等极端的条件限制,使得在实验室中模拟星际环境十分困难。基于此种情况下,利用理论化学计算手段,能够使上述问题迎刃而解。本文将α-CHD、C2N2、C2N2+作为具体的研究对象,采用量子化学计算方法,对这些体系的热力学、动力学稳定性进行分析讨论,目的在于揭示这些体系之中异构体的稳定性、分子的几何结构和对应的光谱性质,进而为实验研究和星际探测提供强有力的理论支持。主要研究内容如下:1.在CCSD(T)//B3LYP/6-311++G(d,p)理论水平上研究了基态α-环己二酮(α-CHD)到环戊酮(c-C5H8O)和一氧化碳(CO)的光解离反应势能面(PES),并计算了沿反应路径各环状异构体的红外光谱。从高能势垒的数目和过渡态的相对能量两个方面,并结合红外光谱研究结果确定了α-CHD→c-C5H8O+CO的最优光解离路径。对其势能面上的环状异构体进行了红外光谱分析,给出各异构体的振动频率、振动强度和主要的振动模式,与实验结果吻合较好。计算结果为基态α-CHD提出了一条新的最优解离路径,同时丰富了其环状异构体的光谱信息。2.在CCSD(T)//B3LYP理论水平上研究了C2N2分子体系的异构化及其结构和性能。得到了具有线性结构的异构体NCCN、CNCN、CNNC和CCNN,及一种具有环外碳碳键的NNC三元环结构的异构体。对于以上讨论到的异构体,在CCSD(T)/6-311G(d)水平下,对其振动频率和红外吸收强度进行计算。获得了光谱数据参数和实验数据结果,显示吻合程度较好。同时,利用B3LYP/6-311G(d)理论方法,研究了C2N2+异构体的几何结构和稳定性,得到了5个异构体,其中异构体NCCN+最稳定。
冯林雁[3](2021)在《硼基掺杂复合团簇的新颖结构、化学成键和动力学流变性研究》文中指出硼是元素周期表中第五号元素,具有原子半径小、配位数高、缺电子等特性。近三十余年实验和理论研究表明,硼团簇在广泛尺寸范围内具有独特的平面或准平面结构,但无法形成硼单链或单环结构。后者我们称之为非经典硼团簇结构。掺杂异原子可有效改变和调控硼团簇的几何结构、化学成键和分子动力学流变性,目前已成为硼团簇和硼物理化学新生的研究主题。低电负性金属的掺杂不仅可弥补硼的缺电子性,打破传统硼平面结构,而且也为设计新颖硼基分子马达提供可能。众所周知,小尺寸碳团簇具有单链或单环结构,而硼碳仅相差一个电子。我们猜想若给予硼单元足够多的额外电子,可将其转变成类似于碳团簇的单链或单环结构。基于这一研究思想和特定电子计数规则,本论文在量子化学理论水平上设计一系列具有硼单链或单环结构的硼基二元团簇,并将硼单环新颖结构应用于动力学流变性研究。论文发展电子嬗变概念,建立了硼单元与碳单环之间的成键关系。论文主要内容分为三大部分。第一部分为非经典硼纳米结构。首先用C原子依次置换B来精确调控复合团簇CnB7-n(n=0-7)的价电子数目,研究其结构演化规律,并建立电子计数和结构构型之间的联系。其次对首例非经典硼螺旋结构Be6B11-/Be6B102-团簇的成键本质和形成机制进行深入理论分析,提出Be-B之间的多电子转移和强静电作用对稳定硼螺旋链起关键作用。接着又成功预测包含弓形B7单链的复合Be6B7-团簇,其离域成键模式相似于C8团簇,由此建立了硼基纳米团簇和碳团簇在成键层面的关联。第二部分研究内容为多重芳香性和动力学结构流变性研究。在Be6B11-团簇的基础上,理性设计包含B10单环的三层芳香三明治Be6B102-团簇,表现出双重动力学流变模式,可看作是“亚纳米级类地月体系”。最后将硼单环分子马达拓展到硼双环结构,预测芳香双环Pd3B26团簇,它具有“轴承式”转动模式,进一步拓展硼基马达家族。第三部分研究内容为利用实验室自行搭建的红外光解离实验系统研究气相团簇,探讨过渡金属钽活化N≡N三键的物理化学机理。本论文具体研究内容如下:第一部分:非经典硼纳米结构1.复合CnB7-n(n=0-7)团簇的结构和成键研究。采用量子化学计算研究一系列七原子硼碳二元CnB7-n(n=0-7)团簇体系的结构演化、电子计数和芳香性之间的关系。在密度泛函理论(DFT)和耦合簇CCSD(T)理论水平下,确定这些团簇体系的全局极小结构并总结其结构演化规律。随着C原子数目的增加,团簇结构从轮状、拉长状、圆环状到一维线性结构过渡。通过C原子不断置换B原子,在该团簇系列实现电子计数的精确调控。正则分子轨道分析表明这些电子依次添加到相应的离域π/σ轨道,导致离域电子数从5σ到7σ的过渡和从3π到7π的过渡,电子计数决定体系几何构型。根据休克尔(4n+2)和4n规则,体系由冲突π/σ芳香性向双重π/σ芳香性过渡。在B2C5团簇达到理想的双重芳香性,符合6π/6σ电子计数,也决定该体系的圆环状几何构型。采用核独立化学位移(NICS)计算进一步证实这些体系的芳香性变化。最后,本工作从三个方面阐明C原子避免中心高配位位置、倾向外围位置的原因。这些认知同样也适用于其它B-C二元体系。2.硼基螺旋Be6B102-和Be6B11-团簇的成键本质和形成机制。采用现代量子化学工具详细报道螺旋Be6B102-和Be6B11-团簇的几何结构、化学成键和形成机制。这二例团簇分别由手性螺旋骨架Be2B10Be2、Be2B11Be2和两个独立Be原子单元组成,整体展示为“螺旋赝环”(helical pseudoring)结构。键级分析表明任何两个铍原子之间无共价作用,暗示各个铍原子彼此独立。因此,基于对称性和成键特征该螺旋结构也可视为以Be为中心的两个“准环”结构。化学成键分析揭示:路易斯B-B和Be-B-Beσ键构建硼螺旋骨架结构,并进一步由离域π/σ键所稳定。此外,在螺旋链末端存在一个离域π键,但并未拉近螺旋链两端的距离。螺旋的每个准环从相反方向扭曲,并分别环绕在两独立Be原子周围,促进分子内电荷转移。基于构建的单链模型表明Be6单元总体向硼螺旋转移多达10个电子,因此B-Be之间强静电作用促进硼螺旋结构的形成。复合硼螺旋团簇可视为一类特殊的盐,该模型亦可用于阐释或设计其它新型无机螺旋团簇。3.弓形硼单链Be6B7-团簇与双重电子嬗变。与碳团簇相比,硼团簇无法形成非经典线性链或单环结构。基于广泛结构搜索和DFT电子结构计算,本工作设计含有弓形硼单链的二元Be6B7-团簇。基态结构中弓形B7单链锚定在Be6棱柱上,形成类似于“蛤蜊-珍珠链”的新奇结构。从直觉上看,独立的自持B7单链似乎具有强的分子内张力,但与Be6单元作用后进一步稳定该单链结构。硼基单链在此之前尚属未知,本工作报道首例硼单链结构。该单链结构并非严格的线性构型,而是高度弯曲形成弓型。成键分析表明该结构可看作是Be2B7杂环和Be4单元键合而成,不同于典型三层三明治结构。前者本质上是八边形结构,杂环具有10π/6σ双重芳香性。在Be6棱柱的两个Be3环上各存在1σ电子计数,表现出一定σ芳香性。独特多重1σ/10π/6σ/1σ芳香性决定Be6B7-团簇的几何结构,而双重电子嬗变概念也进一步证实该结构的稳定性。第二部分:多重芳香性和动力学结构流变性研究4.三层芳香三明治Be6B102-团簇的动力学结构流变性。硼的缺电子性决定硼团簇具有独特的几何结构、化学成键和动力学特性。通过添加额外电子可从根本上改变硼团簇的结构和成键性质。基于此,我们成功预测同轴三层三明治结构Be6B102-团簇。鉴于其二价荷电特征,该团簇可视为模型体系。它由轻微拉长B10单环和两个Be3环组成。后者形成三棱柱结构,但层间Be-Be无成键作用。与Be3环相比,Bi0单环展示结构和化学整体性,却显着不同于三角形平面密堆积型裸B10团簇。化学成键分析揭示在Be6B102-团簇中,B10环具有10π/10σ电子离域,而每个Be3环各展示一个2σ电子离域,共同导致三明治团簇的2σ/10π/10σ/2σ四重芳香性。电荷分析显示该体系是一个高电荷转移化合物,可被视为[Be3]4+[B10]10-[Be3]4+的离子复合物。基于电子嬗变概念,[B10]10-可从化学上转化为C10团簇,两者具有相似化学成键。此外,分子动力学模拟表明Be6B102-团簇具有双重动力学流变模式:硼环转动与三棱柱Be6扭摆。在高达1500 K的温度下,该体系仍能保持结构完整性。5.双环管状芳香Pd3B26团簇的动力学流变性研究。在DFT水平下设计一例具有“轴承式”流变模式的双环Pd3B26团簇。在我们迄今的结构搜索中,其最稳定结构是由变形B26双环和Pd3等边三角形组成。后者位于B26双环中心。分子动力学模拟显示在室温300 K下,B26双环可围绕Pd3内核自由旋转。化学成键分析表明整个体系具有14π/14σ电子离域,分别符合休克尔(4n+2)规则,具有双重π/σ芳香性。该成键图象可近似表述为[Pd3]2+[B26]2-离子复合物。事实上,Pd3和B26之间通过混合共价和离子作用键合,其独特的成键特征促进体系的结构动力学流变。该体系的研究将硼单环三维分子马达拓展到硼双环结构,进一步丰富硼基马达家族。此外,磁感应环电流图也进一步验证该体系的芳香性。第三部分:气相红外光解离谱学研究6.过渡金属配合物Ta(N2)n+团簇的红外光解离实验和理论研究。本工作采用脉冲激光蒸发团簇源在高真空气相实验中制备过渡金属配合物Ta(N2)n+团簇。对n=6-11的配合物进行质量选择并与红外光相互作用,经采集系统获得相应N≡N的振动频率。红外光解离谱学实验结果表明Ta+的饱和配位数为6,该结论不同于Ta(CO)n+配合物。前者为非经典16电子体系,而后者遵循18电子规则。红外振动谱表明所有N-N特征峰相对于自由N2振动峰,均红移约170 cm-1,揭示Ta-N2配体之间的强相互作用。基于实验和理论结果对比确认Ta(N2)6+的基态结构是变形八面体结构。化学成键表明Ta(N2)6+配合物存在强Ta→N2π反馈作用,由此导致特征峰红移。该配合物团簇本质上是类Kr超原子(superatom)体系,可通过分子轨道分析予以直观的展示和阐释。
闫苗[4](2021)在《硼基纳米团簇和化学中的流变键研究》文中研究表明纳米材料具有粒径小、比表面积大、表面能高等特点,在化学、物理、生物、医学、材料以及纳米器件等领域有着广阔的应用前景,因而受到广泛关注。在过去的四十多年里,碳纳米材料的发现与研究,推动了纳米科技的飞速发展。鉴于硼元素与碳元素的相似性,硼纳米材料及硼碳二元纳米材料的研究同样备受关注。作为典型的缺电子元素,硼在形成纳米材料时会表现出奇特的几何构型、成键模式和理化性质。在过去二十年里,L.S.Wang课题组采用理论与实验相结合的手段,系统性研究了中小尺寸硼团簇的结构特征和成键规律,发现了 B19-、B39-等流变分子,但对其流变的成键本质尚未提出合理解释。理论和实验研究进一步表明,通过掺杂原子可以有效调节硼纳米材料的几何结构和成键模式,促进了多元硼纳米材料的快速发展。本论文通过对实验上已经观察到的流变分子B19-、Ta@B20-、B39-及B182-纳米团簇进行严格的理论计算和成键分析,提出了化学中“流变键”的概念,并发现含流变键的新型半三明治MB18-(M=K、Rb和Cs)流变分子;基于B/C相似性及差异性,提出系列新型笼状B-C二元富勒烯团簇和二维石墨烯材料,并对其结构、成键和性质进行分析。具体研究内容如下:1.平面B19-、管状Ta@B20-和笼状B39-中的流变键硼的缺电子性致使硼基纳米团簇有奇特的结构流变行为。基于第一性原理理论计算和适应性自然密度划分法,本文对实验上已经观察到的平面B19-、管状Ta@B20-和笼状B39-流变分子进行详细的成键分析,发现平面B19-团簇其内环与外环间形成的5个σ键、管状Ta@B20-上方B2单元与双管底座[Ta@B18]-间形成的2个σ键以及在笼状B39-的B5活性位点处形成的3个σ键在一定温度下均不断地断裂和生成,致使这些纳米团簇在基态与过渡态之间发生周期性流变。基于此,我们首次提出化学中“流变键”的概念,用以描述在一定条件下通过协同机制不断断裂和生成的化学键。流变键运用联系、运动和变化的观点分析化学成键,是对经典定域键和离域键的拓展和延伸。2.平面B182-和半三明治MB18-(M=K、Rb和Cs)中的流变键基于全局搜索和密度泛函理论计算,预测了新型半三明治MB18-(M=K、Rb和Cs)纳米团簇。计算结果表明,MB18-(M=K、Rb和Cs)是电荷转移复合物,碱金属与硼配体间形成典型的离子键。对平面B182-和半三明治MB18-(M=K、Rb和Cs)纳米团簇的几何结构、化学成键和结构流变进行研究,发现在400K时,B182-与MB18-(M=K、Rb和Cs)会出现B5内环与B12外环相对旋转的流变现象;频率分析显示,B182-与MB18-(M=K、Rb和Cs)中都有一个B5内环与B12外环间相对旋转的振动软模,促使B5内环与B12外环发生相对旋转;成键分析表明,B5内环与B12外环间形成的5个多中心σ键和5个多中心π键在室温下不断地断裂与生成,导致B182-和MB18-的结构流变。这些多中心σ键和多中心π键是典型的流变键。3.与 C60、C70 和 C80 等价电子的 B-C二元富勒烯 B40C30、B40C40 和 B40C50硼球烯家族Bnq(n=36-42,q=n-40)的发现为提出具有硼球烯和富勒烯双重结构特征的B-C二元富勒烯提供了可能性。基于第一性原理理论计算,本文预测了与C60、C70和C80等价电子的笼状B-C二元富勒烯S10 B40C30(C15B40C15)、C5 B40C40(C15B40C25)和S10 B40C50(C25B40C25)。这些高对称性的二元富勒烯在腰上形成一个B30硼双链纳米带,在顶部和底部有两个碗状的C15或C25碳帽,继承了硼球烯硼双链(BDCs)和富勒烯碳单链(CSCs)的结构特征。成键分析表明,B40C30、B40C40和B40C50有20个非定域的5c-2e π键均匀分布在腰上的10个填充六边形中,有效稳定了该系列B-C二元富勒烯。4.遵循孤立B4C3填充六边形规则的新型B-C二元富勒烯基于已报道的与石墨烯等价的B4C3半导体单层结构,预测了一系列遵循孤立B4C3填充六边形规则的新型B-C二元富勒烯。C5h B20C35、C5 B20C45、C5h B20C55和C5 B20C65是分别与富勒烯C50、C60、C70和C80等价电子的球形芳香性B-C二元富勒烯,它们围绕着C5分子轴在腰部均匀地分布着五个孤立的B4C3填充六边形,而与C80、C90、C100 和 C110 等价电子的 S10 B40C50、C5 B40C60、S10 B40C70和 C5 B40C80 在笼子表面均匀地分布着10个孤立B4C3填充六边形。详细的成键分析表明,这些B-C二元富勒烯在每个孤立的B4C3填充六边形上都分布着三个离域的7c-2e π键,形成了局部π-芳香性体系。通过计算系列与C60等价电子的(B4C3)nC60.6n(n=1-5)形成能,发现随着系列中B4C3填充六边形数量n的增加,形成能呈线性增长,表明B4C3填充六边形之间彼此独立,B4C3单元的平均形成能高于C6单元。5.遵循孤立B4C3填充六边形规则的B-C二元富勒烯和石墨烯基于第一性原理理论计算和B4C3单元与C6单元的等价电子的性质,预测了与D3d C84富勒烯等价电子且B:C=1:1的B-C二元富勒烯S6 B48C48。该纳米团簇表面分布着12个B4C3单元,遵循孤立B4C3填充六边形规则,在每个B4C3单元上都分布着3个7c-2e π键,满足4n+2规则(n=1),是局部芳香性体系。基于S6 B48C48纳米团簇的结构特征,设计了系列满足孤立B4C3填充六边形规则且B:C=1:1的B-C二维石墨烯材料。其中最稳定的P1 B25C25是典型的各向异性导体,在x方向和y方向导电性不同。而次稳定的P1 B24C24结构是带隙为ΔEgap=1.61 eV的直接能隙半导体。分别沿着B25C25的x方向和y方向卷曲均可得到一维纳米管。沿x方向得到的是半导体纳米管,而沿y方向得到的是金属性纳米管。
姜姗[5](2021)在《荧光共价有机聚合物的制备、结构调控及性能研究》文中认为荧光共价有机聚合物具有荧光量子效率高、结构多样、稳定性好、功能可调、加工性强以及易于合成等优势,在荧光传感、光电器件以及吸附等领域都呈现了潜在的应用价值,受到了研究者们的广泛关注。荧光共价有机聚合物的性能不仅取决于聚合物本身的骨架结构,还与聚合物内部聚集态结构和微观形貌密切相关。通过有目的的选择构筑基元,参考合理的设计策略,采用合适的制备方法,可以合成一系列具有均一微观形貌的荧光共价有机聚合物,甚至获得具有有序骨架和可预测结构的共价有机骨架材料,可以有效地提升聚合物的光学性质和应用性能。尽管具有不同结构和性能的荧光共价有机聚合物材料已被大量研发出来,我们对这些材料的性能与其骨架结构、聚集态结构之间关系的理解,仍然缺乏详细深入的研究。近年来,本研究组已合成多种不同类型荧光小分子并培养出具有不同晶相的单晶或共晶,通过调控这些材料的分子结构和聚集态结构,深入研究了结构-性质关系,基于此,我们想到可以调控聚合物的骨架结构和微观结构,研究它们的结构改变与性能变化的联系,可为揭示荧光共价有机聚合物材料结构与性能关系提供直接有效的论据。本论文旨在设计合成多种不同的荧光共价有机聚合物材料,通过调整构筑基元结构或调节合成策略来有效地调控聚合物的骨架结构和微观结构,实现对材料光学性质和应用性能的调控,并探讨了这些聚合物材料的结构与其各自性能的内在联系,拓展了这些荧光聚合物的功能性和应用范围。主要研究内容如下:1.设计合成了由聚集诱导发光基元和柔性连接体构筑的荧光聚合物中空纳米球HS,该材料可在溶液中通过简单的室温合成法获得,并且我们通过多种显微观察手段可以看出聚合物呈现均一稳定的中空球形形貌,在溶液中具有良好的分散性。由于聚集诱导发光基元的引入使材料具有较高的荧光量子效率,并且这种具有中空结构的聚合物可以为爆炸物分子提供较大的接触面积和空腔。得益于较高的荧光量子效率和形貌优势,聚合物HS对硝基苯酚类爆炸物具有超放大的荧光淬灭效应和良好的选择性,尤其是在乙醇溶液中对2,4,6-三硝基苯酚(TNP)的淬灭常数(Ksv)可高达9.67×105 L/mol,检测限可低至0.084μmol/L,相比于类似结构聚合物的检测效果大大提升。除此之外,我们也将HS负载到滤纸上制成检测试纸,其对爆炸物溶液和蒸气都具有明显的荧光淬灭响应,具备实际生活中的爆炸物检测潜力。这些研究结果说明了中空球形形貌有利于提升材料的荧光传感性能。2.设计合成了三种叠氮键连接的具有不同微观形貌的荧光共价有机聚合物,包括共轭聚合物纳米片(A-NS),共轭微孔聚合物(A-CMP)和共轭有机骨架(A-COF)。三种聚合物都具有均一的结构和良好的稳定性,并且由于AIE活性构筑基元的引入使材料具有高荧光量子效率,对爆炸物TNP具有灵敏的荧光淬灭响应,同时具有良好的选择性,相比于A-CMP和A-COF来说,A-NS具有较高的荧光效率并且对TNP表现出最佳的检测效果,检测限低至0.09μmol/L。在这项工作中,我们不仅通过改变合成条件基于相同构筑基元获得了具有不同形貌的荧光共价聚合物,而且说明了纳米片形貌由于减少了分子间的π-π堆积,增大了与待检物的接触面积,有利于提升材料的光学性质和荧光传感性能。3.设计合成了两种共价有机骨架材料(Pythz-COF和Pyurea-COF),研究了材料在水含量检测和水吸附两个方面的应用。我们选择相同的单体1,3,6,8-四(对甲酰基苯基)芘(Py),和不同的连接体对苯二甲酸二酰肼(Thz)和1,4-苯二脲(Urea),构建出两种具有高度结晶性、高BET比表面积和良好的热/化学稳定性的COFs材料,材料均具有溶剂化效应,并且其在多种不同有机溶剂中的分散液在加入微量水后都呈现明显的荧光淬灭响应,其传感机制可归因于聚合物骨架内电荷转移过程的发生。由于Pyurea-COF骨架结构的共轭程度更好,其相比于Pythz-COF表现出更灵敏的检测效果,检测限可低至0.02%。更重要的是,两个COFs材料在进行五次循环实验之后,其骨架结构和对水的检测效果依然保持和初始状态一致,证明了我们的材料可以循环利用。除此之外,两种聚合物也具有良好的水吸附能力,由于Pythz-COF的孔体积和比表面积更大,其相比于Pyurea-COF具有更好的吸水能力,在相对湿度为90%时,Pythz-COF吸水量达到自身重量的83.2 wt%,相比于同类型材料来说具有更好的水吸附效果,同时两种材料都表现出良好的水热稳定性,可以循环使用。在这项工作中我们不仅通过调整构筑基元合成了两种不同结构的共价有机骨架材料,探究了材料结构差异对水含量检测和水吸附性能的影响,而且拓宽了共价有机骨架材料在微量水荧光传感和水捕获等方面的应用。4.设计合成了两种具有不同孔结构的共价有机骨架异构体Py T-1和Py T-2,研究了两种COFs材料的结构差异和微量水检测效果。我们基于相同的构筑基元,通过调节溶剂条件和单体的化学计量比,使单体分别通过[4+2]连接和[4+4]连接形成Py T-1和Py T-2,两种材料都具有良好的结晶性和稳定性,我们也仔细分析了它们的晶体结构和微观形貌的差异。此外,我们还发现这两种COF异构体对有机溶剂中的水也有荧光淬灭响应,可将其用作水含量检测探针。由于Py T-1的骨架中含有吸电子基团醛基,其相比于Py T-2具有更好的水含量检测效果,检测限值经计算为0.049%。在这项工作中,我们不仅通过调整合成条件基于相同的构筑基元合成了两种COF异构体,研究了聚合物结构与微量水荧光传感性能的联系,而且拓宽了共价有机骨架异构体在荧光传感领域的应用范畴。
范益梅[6](2021)在《Au2Xn(X=F,H,OF且1≤n≤10)团簇结构和性质的研究》文中研究表明本文基于密度泛函理论,使用Gaussian09软件,对Au2Xn(X=F,H,OF;1≤n≤10)团簇体系进行了系统的理论计算,通过全局优化找到相对稳定的结构,并分析了这些团簇体系最低异构体的稳定性、磁性、谱学性等物化性质。在计算过程中,Au原子均采用Lan L2DZ赝势基组,在PW91PW91泛函下,Au2Fn中F原子采用6-311+g(d)基组,Au2(OF)n中O和F原子都采用6-311++g(d,p)基组。而Au2Hn则是在B3LYP泛函下对H原子使用6-311++g(d,p)基组。对上述团簇的几何结构和稳定性分析可知,随着团簇尺寸的增大,Au2Xn(X=F,H,OF;1≤n≤10)团簇各体系最低异构体的结构从简单的平面构型变化为复杂的3D构型,且生长模式基本均是在金原子上连接多个氟原子、氢分子和氧氟原子的形式。从n=5开始,Au2Hn则主要表现为对氢分子的物理吸附作用。平均结合能分析表明,Au2F6是该体系中热力学稳定性最高的团簇。Au2Hn(1≤n≤4)团簇能隙值均大于Au2Xn(X=F,OF;1≤n≤10)团簇,表现出更高的化学稳定性,其中Au2H4化学稳定性最好而Au2(OF)2具有较好的化学活性。Au2Xn(X=F,OF;1≤n≤10)团簇体系VIP值和VEA值总体高于Au2Hn(1≤n≤4)团簇体系。就电子结构而言,Au2Xn(X=F,H,OF;1≤n≤10)团簇体系的磁矩范围在0-3μB,其中Au2F2、Au2F4、Au2H2和Au2(OF)2总磁矩为零。其余Au2Fn(1≤n≤10)和Au2Hn(n=1-4)团簇体系的总磁矩大部分来自于Au原子的局域磁矩,而Au2(OF)n(1≤n≤10)团簇的总磁矩主要由O原子的局部磁矩贡献,且原子间存在反铁磁性耦合和铁磁性耦合。在偶极矩方面,Au2F6和Au2F10总偶极矩为零,为非极性分子,而Au2F4极性最强。Au2Xn(X=F,H,OF;1≤n≤10)团簇极化率张量主要分布于XX、YY和ZZ轴上,Au2(OF)10具有极化率张量平均值<α>的最大值,对应最强的非线性光学效应,容易被极化。Au2Hn具有最大平均值<(?)>,表现出较强的离域效应,电子结构较不稳定。Au2(OF)10因具有Δa最大值而对应最强的系统响应能力。Au2Xn(X=F,H,OF;1≤n≤10)团簇体系的态密度曲线主要分布于-0.6~0.2a.u.之间,随尺寸增大分子轨道也由主要的单一Au原子轨道变化为复杂的杂化轨道。Au2F2、Au2(OF)和Au2H3团簇分别是各自团簇中共价性最强的体系,表现出较高的稳定性。光谱分析揭示Au2Xn(X=F,H,OF;1≤n≤10)团簇的红外光谱和拉曼光谱的振动峰较多,主要分布在0-4500 cm-1范围内,其最高峰主要来自于X原子之间的伸缩振动或X原子与其他原子间的伸缩振动。同一n值下的Au2Hn(n=1-4)团簇的最强峰明显高于Au2Xn(X=F,OF;1≤n≤10)团簇。UV-Vis光谱主要分布在100-3000 nm范围内,其中Au2Fn(n=3,7-10)和Au2(OF)n(n=2,4,7,8)团簇在可见光范围内有较强的吸收峰,说明这些团簇可望作为一种潜在的新型可见光催化纳米材料。
吴雪[7](2020)在《硅基、硼基团簇结构及电子性质的第一性原理研究》文中提出团簇是介于微观原子、分子和宏观凝聚态之间的物质结构新层次,广泛存在于催化、晶体生长、光学和磁学器件、团簇自组装材料、环境与能源等诸多物理化学现象和过程中。团簇性质随所含原子数目和结构形状发生显着变化,其演化规律在过去几十年中得到广泛关注。对于多组分团簇,原子的位置序列与固相中的排布差异很大,团簇科学在发展理想新型材料中有重要指导意义。由于实验上很难确定团簇的精确结构,所以理论上发展具有预测能力的计算方法非常必要,比如密度泛函理论(DFT)结合全局优化算法,能够确定团簇的基态结构,进一步研究这些有限体系的物理和化学性质。硅作为最重要的半导体元素,是现代微电子工业的支柱材料,得到了广泛的关注。鉴于硅基晶体管的持续小型化,硅团簇及硅纳米结构的基本物理和化学性质需要深入理解。硅团簇倾向于形成sp3杂化的共价键,为减少悬挂键数量,团簇会自发的发生表面重构,这一过程会引发出完全不同于块体硅的独特团簇结构和电子性质。中等尺寸硅团簇的电子性质十分有趣,代表了硅从分子到固态相的转变。首先,我们针对Sin-(n=14-20)团簇系统评估了数十种密度泛函和基组效应,结果表明HSE06泛函结合aug-cc-pVDZ基组能够准确描述硅团簇的结构和电子性质。采用这个方法,进一步研究了TimSin-(m=1-2,n=14-20)负离子团簇,DFT计算结果和实验光电子谱拟合一致,并发现几何结构从笼形演化成基于准富勒烯结构的演化规律,并在该尺寸范围内,识别出两个极其稳定的团簇:Ti1Si16和Ti2Si15,它们都是具有68个幻数电子的超原子团簇,超原子闭壳层电子排布为1S21P61D101F142S22P61G182D10。关注于具有较大HOMO-LUMO能隙的M@Si16体系,我们采取等电子数替换的方法,进一步研究了 TiSi160/-、ZrSi160/-和HfSi160/-团簇,建立了Ⅳ族过渡金属掺杂硅团簇的完整图像,为团簇自组装新奇硅基纳米材料提供重要的候选团簇结构。在此基础上,我们研究了多个非金属原子掺杂硅团簇B3Sin-(n=4-10),理论计算结果和实验光电子谱拟合一致,大多数团簇异构体建立在中心压扁的五角双锥B3Si4结构基元之上。在所研究的团簇中,B3Si6-和B3Si9-呈现出较高的稳定性和较强的化学惰性,尤其是具有C3v对称性的B3Si9-团簇较突出,该团簇结构是具有40个幻数骨架电子的超原子团簇,超原子轨道电子排布为1S21P61D(102S22P61F14。硼是碳的近邻元素,在诸多方面可以作为碳的替补。相对于碳元素来说,硼呈现出缺电子性,它更倾向于形成多中心两电子键和较强的共价键。尽管对硼材料的研究历史悠久,但硼团簇的许多性质还没有被完全理解。受早期理论预测的B80富勒烯和实验发现的B40笼形结构启发,中等尺寸硼团簇在过去十多年吸引了大量关注,但硼团簇结构随尺寸的演变规律仍然是个谜团。我们采用遗传算法结合DFT系统研究了Bn(n=31-50)团簇的低能异构体,多种结构模式可以作为硼团簇的基态结构出现,包括管状、准平面、笼形、核壳和双层构型。尤其是首次报道了多个团簇基态结构,更新和完善了中等尺寸硼团簇的结构演化图像。考虑到实验条件的有限温度,评估了有限温度下硼团簇的稳定性,以及分析了五种结构模式之间的竞争机理。化学键分析表明,硼团簇中局域σ键和非局域π键对其结构稳定性起关键作用。该研究结果阐明了中等尺寸硼团簇的生长行为和成键特性,为实验设计和合成硼纳米结构奠定了理论基础。本论文研究了硅基和硼基团簇的结构和电子性质,DFT结合实验光电子谱深入理解了结构演化和稳定性之间的关系,以及电子结构和成键特性。识别出多个超原子团簇和构建团簇的结构基元,为理论设计和实验合成新奇的团簇自组装纳米材料,提供了重要的理论参考。
康熙[8](2020)在《基于Ag29团簇及其衍生团簇的研究》文中研究表明金属纳米团簇是介于离散态金属原子和等离子金属颗粒之间的过渡物质。纳米团簇具有精确的晶体结构,也被称为超小尺寸金属纳米颗粒。基于其本身优良的物理化学性质,(如手性、磁性、光学性、电化学性等),纳米团簇近年来受到了广泛的关注。此外,金属纳米团簇的精确结构可以为研究纳米颗粒结构与性能之间的关系提供完美的平台,因此结构可控,性能优异的纳米团簇材料有着不可忽视的理论研究和实际应用前景。纳米团簇材料是一类模板化材料,即不同模板团簇之间的性质差异较大,但对于某一特定模板的团簇可以进行结构和性能的精确控制,且得到的结构与性能之间的关系可以为其他团簇模板所采用。在过去的团簇研究中,Au25和Ag44是最常见的团簇研究模板;但是由于这两类团簇的光学性质和稳定性的不足对其实际应用有着较大的限制,团簇研究者希望找到一个新的团簇模型分子。本课题提出并发展了一个新的团簇模型分子:Ag29纳米团簇。本课题对Ag29团簇及其衍生团簇的研究已遍及团簇科学的多个方面,包括合成调控、结构调控、性质调控、以及应用探索。Ag29纳米团簇的合成条件温和,合成产率高、稳定性强,并且有着优异的荧光性能,是极具实际应用价值的金属纳米团簇材料。在本论文中,采用Ag29为团簇研究模板,实现了多个方面的调控,包括:(1)合成调控;(2)结构调控;(3)性能调控;(4)应用调控。主要内容如下:1.M29(SR)18(PPh3)4系列团簇的可控合成、结构调控、以及原子级别的构性关系:(1)采用配体交换的方法,利用1-巯基金刚烷(HS-Adm)和三苯基膦(PPh3)配体与Pt1Ag24(SPh Me2)18团簇进行配体取代反应,得到了全新的Pt1Ag28(S-Adm)18(PPh3)4团簇。通过单晶衍射仪解析了Pt1Ag28团簇的晶体结构。首次发现了合金纳米团簇中的面心立方结构。此外,相对于Pt1Ag24,Pt1Ag28团簇体现了50倍的荧光提升。超快电子动力学分析解释了团簇荧光提升的机理。这个工作实现了不同簇合物之间的结构转化以及荧光性能的大幅提升,为荧光团簇的合成制备奠定了基础。(2)通过原位合成、定位金属交换、以及强制金属交换的策略制备出21个单分散的M29(S-Adm)18(PPh3)4(M=Ag/Cu/Au/Pt/Pd)纳米团簇。采用电喷雾质谱测试对每个产物的纯度以及价态进行了表征。单晶衍射结果对这些M29团簇的晶体结构进行了解析。荧光测试对比了所有产物之间的性能差别。这项工作完成了对团簇从单金属到四金属的精确结构调控,构建了M29(S-Adm)18(PPh3)4团簇材料库。更有意义的是,由于在此团簇材料库中每一个团簇个体的单分散性,团簇精确的构性关系得以研究。这个工作所提出的合金纳米团簇合成方法学不仅为制备具有尺寸单分散的多金属合金纳米团簇提供了新的途径,而且为从原子层面精确研究纳米颗粒中金属间协同效应奠定了基础。(3)采用配体交换的方法,通过环己硫醇与面心立方构型的Pt1Ag28(S-Adm)18(PPh3)4团簇反应,得到正二十面体构型的Pt1Ag28(S-c-C6H11)18(PPh3)4团簇。构型转换的反过程也可以通过加入金刚烷硫醇完成。利用紫外可见光谱、荧光光谱、质谱、以及X射线吸收精细结构的原位分析对构型转换过程进行了监测,发现团簇的面心立方构型到正二十面体构型的转换分为两个步骤:(1)配体交换导致团簇外围结构转变;(2)团簇外围结构转变引起内核扭曲。由于结构转变,团簇的物化性质也随之改变。从面心立方Pt1Ag28到正二十面Pt1Ag28转变过程中,团簇发光位置从672nm红移到720nm,HOMO-LUMO能极差从1.86e V缩减到1.74e V。这个工作首次报道了具有不同构型的团簇同分异构体,为精确研究团簇构型转变机理以及构性关系提供了基础。(4)通过配体替换的方法,以M29(SR)18(PR’3)4团簇为模板,完成了对团簇顶点磷配体的调控。通过质谱、荧光测试、紫外吸收测试以及单晶衍射对目标产物进行了精确表征。结合之前工作中对内核金属以及外围硫醇配体的控制,实现了对M29(SR)18(PR’3)4团簇结构的多方位掌控。从性能上综合探索了M29团簇结构与荧光性能之间的关系,并通过调控团簇各个位点的元素,制备出M29团簇体系中的最强荧光团簇。这个工作丰富了M29体系,为精确研究团簇结构与性能之间的关系提供了完美的模板。2.Pt1Ag28(SR)18(PPh3)4衍生团簇的制备与表征:(1)采用“嫁接生长”的方法,对Pt1Ag28(S-Adm)18(PPh3)4团簇的表面结构进行调控,最终得到Pt1Ag31(SR)16(DPPM)3Cl3。经过质谱、单晶衍射仪、荧光以及紫外吸收测试等手段,对最终产物进行了表征。结构对比发现Pt1Ag28(S-Adm)18(PPh3)4 Ag2(DPPM)Cl2之间的反应使团簇尺寸增长。团簇表面结构的“嫁接”对团簇外围结构产生了直接影响,并对团簇内核结构产生了间接影响,使面心立方Pt1Ag12内核的构型转变为正二十面体构型。在Pt1Ag31团簇的晶胞中发现了互相对称的两种手性异构体,这两种异构体在晶胞中发生自组装,即A类平面(左旋异构体)#B类平面(右旋异构体)#A类平面(左旋异构体)#B类平面(右旋异构体)。Pt1Ag31团簇的荧光量子产率为29.3%,其荧光强度是Pt1Ag28前驱体的6倍。这个工作首次提出了“团簇嫁接生长”的方法,为可控合成新型纳米团簇提供了一个新的途径。(2)通过团簇合成过程中的配体调控,得到共结晶的Pt1Ag28(SR)20和Pt1Ag28(SR)18(HO-SR)2纳米团簇。质谱表征了团簇的共结晶现象,并进一步验证了团簇表面羟基官能团的存在。单晶衍射仪以及电子顺磁共振解析了晶体结构信息,揭示了团簇中的硫元素自变价:硫元素从硫醇中的“-2”价自调节成了羟基化硫醇中的“-1”价。这是首次发现硫元素以“S-1”的形式独立存在。由于两个Pt1Ag28纳米团簇具有不同的配体构成,即Pt1Ag28(SR)20中仅存在“SR”而Pt1Ag28(SR)18(HO-SR)2中存在“SR”以及“HO-SR”。尽管两个团簇具有同样的二十面体Pt1Ag12内核,它们体现出截然不同的壳层结构。该工作首次揭示了硫的特殊价态的存在形式,对团簇表面化学的研究有着巨大的启示作用。3.基于Ag29(SSR)12(PPh3)4团簇的性能和结构调控:(1)在Ag29(SSR)12(PPh3)4团簇的DMF溶液中加入游离态的PPh3可以抑制团簇表面PPh3配体的解离再吸附,从而实现荧光性能调控的目的。荧光监测发现,由于PPh3的加入,团簇的荧光出现了13倍的增强,最终荧光量子产率为11.7%。相比之下,Pt1Ag28(S-Adm)18(PPh3)4团簇由于表面配体不解离,所以在上述过程中荧光保持不变。这个新的团簇聚集发光机理在团簇的温控荧光研究中得到了证实。新的团簇聚集发光机理为:抑制团簇表面配体的解离-吸附过程,减少配体在团簇表面的解离耗能,从而增强团簇荧光强度。这个工作提出了一种新的团簇发光机制,与之前报道的团簇聚集发光现象完全不同,为之后荧光团簇的制备提供了新的选择。(2)通过金属掺杂的方法,实现了从单金属Ag29(SSR)12(PPh3)4到双金属Ag17Cu12(SSR)12(PPh3)4再到三金属Au1Ag16Cu12(SSR)12(PPh3)4团簇的控制合成。双金属Ag17Cu12和三金属Au1Ag16Cu12团簇的晶体结构也得到解析。温控实验发现最终制备的三金属Au1Ag16Cu12团簇在175oC下仍表现出良好的稳定性。分析不同M29团簇的XPS,结合密度泛函理论分析结果,证明了团簇稳定性的提升是由于团簇自由价电子从外围到内核的集中造成的。此外,三金属Au1Ag16Cu12团簇可作为高效催化剂在高温下催化多组分偶联反应的进行,将过去需要5个小时的反应优化为仅需3分钟。这个工作提出了一种通过将自由价电子集中到团簇内核的策略来增强金属纳米团簇的热稳定性,为以后制备超强稳定性的团簇材料提供了实验基础。4.Ag29(SSR)12(PPh3)4团簇的自组装调控以及应用探索:(1)基于Ag29(SSR)12(PPh3)4与Cs+之间的亲和反应,报道了首个Cs+吸附团簇表面的晶体结构,团簇分子式为Cs3Ag29(SSR)12(DMF)x。Ag29(SSR)12(PPh3)4对Cs+的吸附使团簇表面的PPh3配体充分解离,使最终团簇中无PPh3的存在。Cs+在团簇表面的吸附不仅显着改变了团簇的几何构型,还使团簇在晶胞中呈现出一维线性自组装。Cs3Ag29(SSR)12(DMF)x团簇组装体在溶液状态或晶体状态下呈现不同的光学性质。这个工作对理解Cs+诱导的纳米团簇构型转换以及Cs+诱导的团簇间自组装具有重要意义。(2)通过引入Cs+进入Ag29(SSR)12团簇分子,再通过调控Cs+与溶剂分子的比例与组成,得到维度可调的三种自组装产物:一维纳米线Cs@Ag29(SSR)12(DMF)x、二维平面Cs@Ag29(SSR)12(NMP)x、以及三维结构体Cs@Ag29(SSR)12(TMS)x。单晶衍射解析发现,在晶胞中,Ag29(SSR)12(PPh3)4可视作零维纳米团簇点。在Cs+离子存在的情况下,Ag29(SSR)12团簇分子在不同含氧溶剂中自组装成不同维度的纳米结构。Ag29(SSR)12结构的分级组装不仅发生在团簇的晶胞中,也存在于团簇的无定形态固体中。通过质谱、荧光测试、核磁测试以及氮气吸附脱附实验,发现Ag29团簇聚集体由于不同的表面结构和团簇组装模式,在溶液状态和结晶状态下表现出截然不同的光学性质和气体吸附性能。在所有的Ag29团簇聚集体中,二维平面Cs@Ag29(SSR)12(NMP)x展现了最大的比表面积,具有最大的气体吸附能力。这个工作通过简单调控纳米团簇表面的溶剂吸附分子实现了团簇单元之间的多维自组装,对合成功能化团簇组装材料具有指导意义。(3)在溶剂化Na+的存在下,Ag29(SSR)12(PPh3)4团簇自组装形成胶束,团簇的油溶性转变为水溶性,为团簇的生物应用奠定了基础。含氧溶剂(NMP或DMF)与Na+离子水合作用促进生成[Na1(NMP)5]+或[Na3(DMF)12]3+溶剂合离子,进一步促使Ag29(SSR)12(PPh3)4团簇在水相中自组装成团簇胶束。晶体结构解析证明胶束的基本单元为[Ag29(SSR)12(PPh3)4]3-[Na1(NMP)5]3+和[Ag29(SSR)12(PPh3)4]3-[Na3(DMF)12]3+。DLS粒径测试以及HAADF-STEM球差电镜测试从原位观察了团簇胶束的形成、生长、与稳定的过程。由于[Ag29(SSR)12(PPh3)4]3-[Na1(NMP)5]3+团簇胶束良好的水溶性以及在水相中的稳定性,团簇胶束可以被应用于细胞标记。无论是在细胞常规成像还是在细胞超分辨成像中,[Ag29(SSR)12(PPh3)4]3-[Na1(NMP)5]3+团簇胶束均对细胞溶酶体表现出特异性的选择标记。此外,团簇胶束化策略的普遍适用性也得以证明。这个工作展示了一种方便快捷且高效的团簇基生物相容纳米材料的制备方案,为结构精确团簇材料的广泛生物应用奠定了基础。
曹天天[9](2020)在《富勒烯及其衍生物在聚合物/钙钛矿太阳能电池中的应用研究》文中研究指明近年来,聚合物太阳能电池以及钙钛矿太阳能电池由于其质量较轻,制备成本较低以及可制备成柔性器件等优点,成为了研究的热点。研究者们在提高聚合物以及钙钛矿太阳能电池的光电转化效率方面做出了大量的努力。其中,富勒烯及其衍生物作为受体和电子传输材料在聚合物太阳能电池和钙钛矿太阳能电池中的应用受到了研究者的广泛关注。本论文工作即聚焦于富勒烯衍生物在聚合物和钙钛矿太阳能电池中的应用。既对富勒烯双加成衍生物IC60BA的同分异构体作为电子受体对聚合物太阳能电池性能的影响做了全面系统性分析,也对一系列新型的富勒烯衍生物作为界面修饰层对于钙钛矿太阳能电池器件性能的影响做了深入探讨。具体内容如下:(1)茚双加成富勒烯衍生物同分异构体对于聚合物太阳能电池性能的影响:对富勒烯双加成衍生物受体IC60BA的主要同分异构体进行了分离,并首次对其结构、百分含量、溶解度以及其对以P3HT为给体的聚合物太阳能电池性能的影响进行了全面的研究。研究发现,IC60BA受体存在12个主要的同分异构体,并且这些同分异构体相对应的器件的光伏效率差异非常大(从0.03%到6.06%,光伏效率测试均采用Keithley 2400光源)。特别的是,基于trans-3(a)和e-2同分异构体的聚合物太阳能电池,其器件效率分别为6.06%和5.38%,优于IC60BA混合物对应器件的效率(5.19%)。此外,研究表明,这些同分异构体内的能量无序性对器件效率的影响并不明显。但是,当这些异构体作为聚合物太阳能电池的受体时,异构体中茚基团的相对位置,空间结构以及其溶解度会对太阳能电池活性层的形貌产生重大的影响,从而最终导致基于IC60BA同分异构体的器件光电转化效率差异很大。(2)使用水溶性富勒醇界面层来增强钙钛矿太阳能电池的电子传输:首次采用易于制备的羟基化富勒烯衍生物富勒醇(C60(OH)24-26)修饰钙钛矿太阳能电池的Ti02电子传输层,并对其对于电池性能的影响进行了深入研究。研究发现,引入富勒醇修饰层之后,钙钛矿层(CH3NH3PbI3-xClx钙钛矿)与电子传输层之间的能带隙减小,有利于提高钙钛矿太阳能电池的开路电压(Voc)。此外,基于富勒醇C60(OH)24-26修饰层的器件表现出提高的电荷传输,高结晶度的钙钛矿薄膜以及降低的界面电阻。因此,基于TiO2/富勒醇电子传输层的器件获得了14.69%的光电转换效率,与基于原始TiO2电子传输层的对比器件(12.50%)相比,效率提高了约17.5%。(3)功能化水溶性富勒烯衍生物阴极界面层来提高钙钛矿太阳能电池的效率:合成了两种新型的功能化水溶性富勒烯衍生物C60O~18(OH)~10(NH2)~8(f-C60)和C70O~18(OH)~10(NH2)~10(f-C70),并将其用作钙钛矿太阳能电池的界面修饰层,制备了基于 ITO/f-C60 or f-C70/C60/CH3NH3PbI3-xClx perovskite/P3HT/MoO3/Ag 的器件来研究f-C60以及f-C70对于器件光电转化效率的影响。研究结果表明,以C60为电子传输层的钙钛矿太阳能电池获得了 13.71%的光电转化效率,而基于f-C60/C60和f-C70/C60电子传输层器件的光电转化效率大幅度增加,分别为16.97%和15.94%。另外,系统的研究和测试表征表明,f-C60和f-C70界面层的引入可以同时促进电子的传输和减少电荷的复合。这一研究结果表明,f-C60和f-C70作为钙钛矿太阳能电池的阴极界面层方面有着潜在的应用潜力。(4)富勒烯衍生物修饰SnO2电子传输层在高效的钙钛矿太阳能电池中的应用:使用苯酚取代的C60吡咯烷富勒烯衍生物(NPC60-OH)来修饰钙钛矿太阳能电池中的SnO2电子传输层。NPC60-OH富勒烯衍生物能够在比较低的125℃的温度下经过简单一步法进行合成。研究表明,经过NPC60-OH层修饰之后,电子能够更加有效地从钙钛矿活性层传输到电子传输层,并且电荷复合降低。另外,相比基于SnO2层的钙钛矿的晶粒,沉积在SnO2/NPC60-OH电子传输层之上的钙钛矿的晶粒增大,平均晶粒尺寸由310nm增加到360nm。由于这些因素的共同影响,基于SnO2/NPC60-OH电子传输层的钙钛矿太阳能电池的性能获得明显的提升。相比于对比器件的效率(19.04%),其最优效率提升至21.39%,并且器件稳定性增加。(5)含有吡啶基团的吡咯烷富勒烯衍生物作为界面修饰层来提高钙钛矿太阳能电池的性能:合成了三种具有不同氮位点的吡啶基吡咯烷富勒烯衍生物Ortho-C60,Meta-C60和Para-C60,并将其用于修饰钙钛矿太阳能电池的SnO2电子传输层,探讨了富勒烯衍生物的杂原子位点对于器件性能的影响。研究表明,Ortho-C60,Meta-C60和Para-C60富勒烯衍生物在光吸收和能级方面的差异可以忽略不计。但是,含有这些富勒烯衍生物的钙钛矿太阳能电池却表现出不同的光电转化效率。其中基于Meta-C60修饰SnO2的器件的转化效率最高,为19.31%,与对照器件(17.30%)相比,提高了 11.6%。密度泛函理论计算结果表明,与Ortho-C60和Para-C60富勒烯衍生物相比,Meta-C60与MAPbI3钙钛矿层的Pb2+表现出更强的配位相互作用,因此提高了基于Meta-C60器件的光电转化效率。
黄岩[10](2020)在《实现选择脱除硫化氢与高效提取锂离子的印迹技术研究》文中研究指明印迹技术是一种制备具有“记忆效应”智能材料的新手段,所得到的印迹材料能够高效识别、选择分离目标物。分析印迹材料的发展及应用现状,发现虽然近年来在环境领域得到了广泛的关注和研究,发展日趋成熟,但是也存在着一些问题需要进一步探究,以推进其工业化应用的进程。关于常规的分子(离子)印迹材料,存在以下问题:1)材料的物理化学性能、印迹位点对目标物的识别、吸附机理等理论问题;2)在面对复杂的干扰环境,印迹材料对目标物能否保持良好的选择吸附能力;3)当前印迹材料的再生方式仍以酸洗或有机溶剂萃取为主,这些常用的再生方法易造成吸附位点的破坏及溶损,也会消耗大量的化学药剂,带来相应的环境污染等实践问题。此外,在气体分子印迹材料的制备中,由于气体分子自身性质不稳定,在聚合反应体系中不易控制,且溶解度低,不能直接作为模板分子,需要寻找合适的替代模板分子,从而限制了印迹技术在此领域的应用。目前的研究仅涉及到CO2、NO和部分VOCs气体,而工业气体成分复杂多样,如果能开发出新型气体分子印迹聚合物,使其在气体的灵敏检测和高效净化及转化中发挥价值,这对于工业生产和印迹技术的发展是一个有价值的研究方向。针对硫化氢污染与硫资源紧缺的现状,结合当前干法脱硫剂存在的一些客观问题如选择性差、硫容较小、不易再生、以及硫资源的转化与回收等,本文将印迹技术应用于此,开发出能高选择性地捕集硫化氢并实现其资源化转化的硫化氢气体分子印迹材料。这不仅有利于气体净化及有价值资源的回收,也拓宽了印迹技术的应用领域。此外,针对锂资源的市场需求及提取回收的现状,结合当前锂离子印迹材料存在的问题,开发了几种新型印迹材料,以促进对锂离子的提取与回收,采用新型、绿色的再生方法以避免再生过程中存在的污染问题,并结合热力学计算、动力学和吸附等温模型拟合等方法对吸附机理进行探讨分析,为工业化应用提供理论依据。具体研究内容包括以下四个方面:一、采用一步水热合成法,在Keggin结构磷钼酸(H3PMo12O40)中合成PMo12@Zr-MOFs(UiO-66)材料,以此为载体,水分子为硫化氢的替代模板分子,丙烯酰胺(AAM)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂,过氧化苯甲酰和N,N-二甲基苯胺为引发剂,乙腈和乙酸乙酯为溶剂,通过表面印迹技术制备出具有核壳结构的PMo12@UiO-66@H2S-MIPs吸附材料。通过常温动态脱硫实验,考察了构筑硫化氢分子印迹聚合物(H2S-MIPs)相关因素对脱硫性能的影响,并获得其最佳制备条件:模板分子(H2O):功能单体(AAM):交联剂(EGDMA)的摩尔比为1:4:10,乙腈和乙酸乙酯的体积比为1:1,聚合反应时间为 24 h。通过 FT-IR、SEM、TEM 和 XRD 对 PMo12@UiO-66@H2S-MIPs进行表征,结果证明H2S-MIPs被成功负载到PMo12@UiO-66的表面,也展现出PMo12@UiO-66@H2S-MIPs 具有核壳结构。与 PMo12@UiO-66(载体)相比,PMo12@UiO-66@H2S-MIPs对硫化氢表现出更佳的去除能力,吸附量可达到24.05 mg/g。发现水蒸汽对PMo12@UiO-66@H2S-MIPs脱除硫化氢有促进作用,在C02的干扰下,该材料仍能保持对硫化氢高效吸附的状态,且硫化氢吸附量没有降低,表现出优异的H2S/C02选择分离性能。对于吸附后的PMo12@UiO-66@H2S-MIPs,选用180℃空气吹扫和常温臭氧处理对其进行再生,重复6次再生利用实验,其对硫化氢的吸附量仅降低了 11.5%。利用XPS和TGA对吸附前后的PMo12@UiO-66@H2S-MIPs进行表征,结果表明吸附后有硫单质的生成,说明硫化氢被成功转化成了硫资源,实现了硫化氢的资源化转化。对比PMo12@UiO-66@H2S-MIPs、PMo12@UiO-66 和 UiO-66@H2S-MIPs 的脱硫性能,并借助FT-IR、BET分析、XRD、XPS、ESR、TGA等表征手段,推断出PMo12@UiO-66@H2S-MIPs的选择脱硫机理为:硫化氢先被H2S-MIPs选择吸附,继而通过UiO-66的孔道扩散到吸附剂内部,然后在PMo12的氧化还原作用下,Mo6+被还原为Mo5+,硫化氢被氧化为单质硫,从而实现硫化氢的选择去除及资源化转化;使用后的吸附剂经180℃空气吹扫和常温臭氧处理,将Mo5+再氧化成Mo6+,实现其有效再生。因此,PMo12@UiO-66@H2S-MIPs具有优异的选择吸附性、再生及重复利用性,能有效摆脱干扰成分,有望应用于低浓度精细脱硫及硫磺回收的工业领域中。二、基于盐酸纯化处理的多壁碳纳米管(MWCNTs),分别以二苯并14冠4(DB14C4)和α-甲基丙烯酸(α-MAA)为螯合剂和功能单体,通过表面印迹技术合成出锂离子印迹聚合物(IIPs)。通过FT-IR、SEM及BET对IIPs的物理化学性能进行表征,结果表明印迹聚合物被负载到了 MWCNTs的表面,即IIPs被成功合成。考察温度及pH对吸附量的影响,发现在25℃、pH为6.0时,IIPs对锂离子吸附效果最佳,其最大吸附量为1362.56 μmol/g。通过动力学和吸附等温模型拟合,发现准一级动力学模型和Langmuir模型更符合IIPs对锂离子的吸附行为,在一定程度上说明了 IIPs的表面均匀,应属于单分子层吸附。以Na+、K+、Cu2+和Zn2+为干扰离子,研究IIPs的选择吸附性能,发现在复杂的吸附环境中仍能保持对锂离子的吸附优势,证明IIPs具有理想的选择吸附性能。选用1mol/L硝酸对吸附饱和的IIPs进行再生处理,重复10次吸附脱附实验后,锂离子吸附量仅下降了 10.3%,说明IIPs易再生且有良好的吸附稳定性。三、为获得廉价高效的印迹吸附剂,选用建材级蛭石为原料,结合硝酸蒸汽和超声波对其进行预处理,再以此为载体,通过表面印迹技术合成出廉价的锂离子印迹聚合物(IIPs)和非离子印迹聚合物(NIPs1和NIPs2)。考察硝酸蒸汽处理时间对吸附性能的影响,发现最佳处理时间为6 h。通过研究IIPs主要构筑元素的添加量对吸附性能的影响,确定出IIPs的最优合成条件:模板分子(LiNO3)、功能单体(α-MAA)和交联剂(EGDMA)的摩尔比为1:5:20,甲醇和N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1:2。通过BET、FT-IR、SEM及XRD手段对所制材料进行表征,结果表明硝酸蒸汽和超声波联合处理可以提高蛭石的比表面积、剥离其片层结构,也证明在蛭石表面成功负载上了印迹聚合物而得到IIPs。在pH为7.0、温度为25℃的条件下,IIPs表现出最佳的吸附性能,其最佳吸附容量为2852.61μmol/g。根据锂离子吸附量随着温度升高而降低的实验结果,通过热力学计算发现,IIPs对锂离子的吸附过程是放热的,且能够自发进行。从吸附等温拟合结果来看,Langmuir模型能更好地描述IIPs的吸附行为,说明IIPs具有均匀的表面,应该为单分子层吸附模式。在Na+、K+和Mg2+干扰的情况下,相比于NIPs1和NIPs2,IIPs对锂离子的选择吸附能力更高。采用硝酸洗涤的方式对吸附饱和的IIPs进行再生处理,并考察其重复利用性能,发现经10次循环利用实验,吸附量仅下降13.1%,表明IIPs有稳定的吸附性能。四、在前期研究中,锂离子印迹聚合物均以酸洗的方式来实现再生利用,这种再生方式不仅需要消耗化学药剂,也会产生大量的酸性洗脱废液。为解决上述问题,提出一种绿色、易操作的再生方法,即通过光照来实现材料的再生。为此,设计了一种光敏型锂离子印迹聚合物(P-IIPs),以偶氮苯衍生物和DB14C4为功能单体,通过表面印迹技术在M-C3N4表面进行交联聚合反应而制得。利用FT-IR、BET、SEM、TEM及XRD等对所制材料进行表征分析,结果说明P-IIPs被成功合成。考察P-IIPs在紫外-可见光照射下的光控性能,发现紫外光照射促进P-IIPs解吸锂离子,而可见光照射有利于P-IIPs吸附锂离子,在紫外-可见光重复交替照射过程中,P-IIPs表现出交替解吸与吸附锂离子的行为,说明P-IIPs有光控性能。动力学结果表明,P-IIPs在可见光照射下比黑暗条件下的吸附速率更快,并且可见光下的吸附量明显优于黑暗条件下,进一步证明可见光能促进P-IIPs对锂离子的吸附。此外,准二级动力学模型更符合P-IIPs对锂离子的吸附过程,说明该吸附过程为化学吸附。通过考察温度的影响发现,随着温度升高,吸附量逐渐增大,50℃为最佳吸附温度,并且在50℃下,P-IIPs在可见光照射下比黑暗条件下对锂离子的吸附效果更好,说明热效应和可见光对P-IIPs吸附锂离子起到了协同促进作用。考察P-IIPs的吸附性能发现,在常温条件下,其吸附量可达到3280.5μmol/g,Langmuir模型能更好地拟合其等温吸附过程。通过测试选择性能发现,P-IIPs在Na+、K+和Mg2+存在的情况下能保持对锂离子的吸附优势,证明了其优异的选择吸附性。采用紫外光照射和超声波联合的方式对P-IIPs的再生性能进行探究,发现吸附饱和的P-IIPs的解吸量能达到90%,经5次重复利用,吸附量有轻微的降低。分析上述实验结果得出P-IIPs的选择吸附机理为:一方面,DB14C4具有与Li+离子直径相匹配的空腔,且附带有四个氧原子,从而使Li+可以进入其空腔内部,并与其中的氧结合形成稳定的配合物;另一方面,偶氮苯类物质在紫外-可见光照射下有光致异构现象,能进行可逆的顺式和反式异构体转化;因此,基于DB14C4和偶氮苯衍生物的P-IIPs对锂离子具有选择性能、光控吸附与解吸性能。
二、The Structures and Stability of HNOS Isomers(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、The Structures and Stability of HNOS Isomers(论文提纲范文)
(1)双杂化密度泛函方法研究过渡金属掺杂硅锗团簇TMXn(TM=Cu,Ag,Au;X=Si,Ge)的结构和性质(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景 |
1.1.1 引言 |
1.1.2 半导体团簇 |
1.2 过渡金属掺杂硅锗团簇的研究进展 |
1.3 主要研究内容 |
第二章 理论基础和计算方法 |
2.1 薛定谔方程与势能面 |
2.2 基于HF方程的方法 |
2.2.1 HF方程 |
2.2.2 后HF方法 |
2.3 密度泛函理论 |
2.3.1 Hohenberg-Kohn定理 |
2.3.2 KS-DFT方程 |
2.3.3 常用的密度泛函方法 |
2.4 基组 |
2.4.1 全电子基组 |
2.4.2 赝势基组 |
2.5 ABCluster全局搜索技术 |
第三章 铜掺杂硅锗团簇的结构和性质研究 |
3.1 引言 |
3.1.1 铜掺杂硅团簇的研究背景 |
3.1.2 铜掺杂锗团簇的研究背景 |
3.2 研究方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 几何构型 |
3.3.2 光电子能谱 |
3.3.3 电子亲合能和电离势 |
3.3.4 相对稳定性 |
3.3.5 轨道分析和电荷转移 |
3.4 本章小结 |
第四章 银掺杂硅锗团簇的结构和性质研究 |
4.1 引言 |
4.1.1 银掺杂锗团簇的研究背景 |
4.1.2 银掺杂硅团簇研究背景 |
4.2 研究方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 几何构型 |
4.3.2 光电子能谱 |
4.3.3 电子亲合能和电离势 |
4.3.4 相对稳定性 |
4.3.5 HOMO-LUMO能隙和硬度 |
4.3.6 电荷转移和局部态密度 |
4.4 本章小结 |
第五章 金掺杂硅锗团簇的结构和性质研究 |
5.1 引言 |
5.1.1 金掺杂锗团簇的研究背景 |
5.1.2 金掺杂硅团簇的研究背景 |
5.2 研究方法 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 几何构型 |
5.3.2 光电子能谱 |
5.3.3 电子亲和能和电离势 |
5.3.4 相对稳定性 |
5.3.5 基于HOMO-LUMO能隙和DFT描述相关量 |
5.3.6 电荷转移 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
博士期间所撰写的论文 |
(2)几种星际含碳小分子的光谱性质和反应机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 量子化学计算方法的发展 |
1.3 本文的选题 |
第2章 理论基础和计算方法 |
2.1 电子相关问题 |
2.1.1 电子相关能 |
2.1.2 耦合簇方法 |
2.2 密度泛函理论 |
2.3 基组的选择 |
2.4 振动频率 |
2.5 势能面 |
2.5.1 过渡态理论 |
2.5.2 内禀反应坐标理论 |
2.5.3 势能面上临界点的几何性质 |
第3章 α-环己二酮最优解离路径中环状异构体的红外分析 |
3.1 引言 |
3.2 计算方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 α-环己二酮解离反应的最优路径 |
3.3.2 α-环己二酮环状异构体的红外光谱 |
3.4 本章小结 |
第4章 C_2N_2、C_2N_2~+异构体的结构和稳定性 |
4.1 引言 |
4.2 计算方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 C_2N_2的稳定性及异构化过程 |
4.3.2 C_2N_2~+的稳定性及异构化过程 |
4.4 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
作者简介及科研成果 |
致谢 |
(3)硼基掺杂复合团簇的新颖结构、化学成键和动力学流变性研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
第一部分 研究背景和研究方法 |
第一章 前言 |
1.1 硼团簇:平面、管状和硼球烯结构 |
1.2 硼基二元团簇的研究概况 |
1.2.1 金属掺杂硼团簇 |
1.2.2 碳掺杂硼团簇 |
1.3 硼基纳米团簇的结构流变性研究 |
1.4 电子嬗变 |
1.5 过渡金属-氮分子配合物的红外谱学研究 |
1.6 论文课题的选择、目的和内容 |
第二章 理论和实验方法 |
2.1 理论方法 |
2.1.1 薛定谔方程 |
2.1.2 耦合簇方法 |
2.1.3 密度泛函理论 |
2.1.4 色散矫正的密度泛函理论 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 红外光解离光谱原理 |
2.2.2 红外光解离实验装置 |
2.2.3 红外光解离实验材料 |
2.3 本论文相关的计算程序及研究方法 |
2.3.1 全局极小结构搜索 |
2.3.2 结构优化和频率分析 |
2.3.3 适应性自然密度划分 |
2.3.4 分子动力学模拟 |
第二部分 非经典硼纳米结构 |
第三章 C_nB_(7-n)(n=0-7)团簇的结构和成键研究 |
3.1 引言 |
3.2 研究方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 B_7和B_6C团簇 |
3.3.2 B_5C_2和B_4C_3团簇 |
3.3.3 B_3C_4、B_2C_5和BC_6团簇 |
3.3.4 C_7团簇 |
3.3.5 C_nB_7-_n(n=0-7)团簇的结构演化 |
3.3.6 电荷分布 |
3.3.7 化学成键 |
3.3.8 C原子避免中心高配位位置的原因 |
3.4 本章小结 |
第四章 螺旋Be_6B_(10)~(2-)和Be_6B_(11)~-团簇的化学成键和形成机制 |
4.1 引言 |
4.2 研究方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 螺旋结构 |
4.3.2 韦伯键级和自然原子电荷 |
4.3.3 螺旋Be_6B_(10)~(2-)和Be_6B_(11)~-团簇的化学成键 |
4.3.4 硼螺旋结构的形成机制 |
4.4 本章小结 |
第五章 弓形硼单链Be_6B_7~-团簇与双重电子嬗变 |
5.1 引言 |
5.2 研究方法 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 Be_6B_7~-团簇的全局极小结构 |
5.3.2 韦伯键级和自然原子电荷 |
5.3.3 Be_6B_7~-团簇的化学成键 |
5.3.4 核独立化学位移 |
5.3.5 电子特性 |
5.3.6 双重电子嬗变 |
5.4 本章小结 |
第三部分 多重芳香性和动力学结构流变性 |
第六章 三层芳香三明治Be_6B_(10)~(2-)团簇的结构、化学成键和动力学流变性研究 |
6.1 引言 |
6.2 研究方法 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 全局极小Be_6B_(10)~(2-)团簇 |
6.3.2 低能量异构体和过渡态结构 |
6.3.3 韦伯键级和自然原子电荷 |
6.3.4 三明治Be_6B_(10)~(2-)团簇的化学成键 |
6.3.5 电子嬗变 |
6.3.6 动力学流变性 |
6.4 本章小结 |
第七章 双环管状芳香Pd_3B_(26)团簇的动力学流变研究 |
7.1 引言 |
7.2 研究方法 |
7.3 结果与讨论 |
7.3.1 最稳定结构和低能量异构体 |
7.3.2 韦伯键级和自然原子电荷 |
7.3.3 动力学流变性 |
7.3.4 化学成键 |
7.3.5 Pd_3B_(26)和C_(13)团簇的成键类比 |
7.4 本章小结 |
第四部分 气相红外光解离谱学研究 |
第八章 过渡金属配合物Ta(N_2)_n~+ (n=6-11)团簇的红外光解离实验和理论研究 |
8.1 引言 |
8.2 实验方法和理论计算方法 |
8.3 结果与讨论 |
8.3.1 质谱 |
8.3.2 Ta(N_2)_n~+ (n=6-11)团簇的红外振动谱 |
8.3.3 理论结果与实验结果对比 |
8.3.4 Ta(N_2)_6~+团簇的几何结构和化学成键 |
8.4 本章小结 |
第五部分 总结与展望 |
第九章 总结与展望 |
9.1 本论文主要结论 |
9.2 工作展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
个人简况及联系方式 |
(4)硼基纳米团簇和化学中的流变键研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
第一章 前言 |
1.1 碳纳米材料 |
1.1.1 碳团簇 |
1.1.2 碳纳米管及石墨烯 |
1.2 硼纳米材料 |
1.2.1 硼团簇 |
1.2.2 硼墨烯 |
1.3 金属掺杂硼纳米材料 |
1.3.1 金属掺杂硼团簇 |
1.3.2 金属掺杂硼墨烯 |
1.4 硼碳纳米材料 |
1.4.1 硼碳二元团簇 |
1.4.2 硼碳二维材料 |
1.5 论文课题的选择、目的和内容 |
第二章 理论基础及研究方法 |
2.1 薛定谔方程 |
2.2 从头算方法 |
2.3 密度泛函理论 |
2.4 与本论文相关的主要程序及研究方法 |
2.4.1 全局极小结构搜索程序 |
2.4.2 结构优化与频率计算 |
2.4.3 VASP密度泛函晶体计算程序 |
2.4.4 分子动力学模拟 |
2.4.5 芳香性判据 |
2.4.6 正则分子轨道(CMO)分析 |
2.4.7 电子定域化函数(ELF)分析 |
2.4.8 自然键轨道(NBO)分析 |
2.4.9 适配性自然密度划分(AdNDP)程序 |
第三章 平面B_(19)~-、管状Ta@B_(20)~-和笼状B_(39)~-中的流变键 |
3.1 引言 |
3.2 计算方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 平面B_(19)~-团簇中的流变键 |
3.3.2 管状Ta@B_(20)~-团簇中的流变键 |
3.3.3 笼状B_(39)~-团簇中的流变键 |
3.4 本章小结 |
第四章 准平面B_(18)~(2-)和半三明治MB_(18)~- (M=K、Rb和Cs)中的流变键 |
4.1 引言 |
4.2 计算方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 结构和稳定性 |
4.3.2 B_(18)~(2-)团簇中的流变键 |
4.3.3 MB_(18)~- (M=K、Rb和Cs)团簇中的流变键 |
4.3.4 光谱模拟 |
4.4 本章小结 |
第五章 与C_(60)、C_(70)和C_(80)等价电子的B-C二元富勒烯B_(40)C_(30)、B_(40)C_(40)和B_(40)C_(50) |
5.1 引言 |
5.2 计算方法 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 结构和稳定性 |
5.3.2 成键分析 |
5.3.3 光谱模拟 |
5.4 本章小结 |
第六章 遵循孤立B_4C_3填充六边形规则的新型B-C二元富勒烯 |
6.1 引言 |
6.2 计算方法 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 结构和稳定性 |
6.3.2 成键分析 |
6.3.3 光谱模拟 |
6.4 本章小结 |
第七章 遵循孤立B_4C_3填充六边形规则的B-C二元富勒烯和石墨烯 |
7.1 引言 |
7.2 计算方法 |
7.3 结果与讨论 |
7.3.1 B-C二元富勒烯B_(48)C_(48) |
7.3.1.1 结构和稳定性 |
7.3.1.2 成键分析 |
7.3.1.3 光谱模拟 |
7.3.2 B-C二元石墨烯B_(25)C_(25)和B_(24)C_(24) |
7.3.2.1 结构和稳定性 |
7.3.2.2 电子性质及成键分析 |
7.3.3 B-C二元纳米管 |
7.4 本章小结 |
第八章 总结与展望 |
8.1 本论文主要结论 |
8.2 本论文主要创新点 |
8.3 工作展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
个人简况及联系方式 |
(5)荧光共价有机聚合物的制备、结构调控及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 荧光共价有机聚合物概念及分类 |
1.2.1 聚合物中空纳米球 |
1.2.2 聚合物纳米片 |
1.2.3 共轭微孔聚合物CMPs |
1.2.4 共价有机骨架COFs |
1.2.5 其他荧光共价有机聚合物 |
1.3 荧光共价有机聚合物的制备 |
1.3.1 设计策略 |
1.3.2 制备方法 |
1.4 荧光共价有机聚合物的结构调控 |
1.4.1 构筑基元结构 |
1.4.2 合成条件 |
1.5 荧光共价有机聚合物的性能研究 |
1.5.1 荧光传感性能 |
1.5.2 吸附性能 |
1.6 本论文设计思想和主要研究内容 |
1.6.1 设计思想 |
1.6.2 主要研究内容 |
参考文献 |
第二章 实验部分 |
2.1 实验药品与试剂 |
2.2 测试仪器及表征方法 |
2.2.1 测试仪器 |
2.2.2 表征方法 |
参考文献 |
第三章 荧光共价聚合物中空纳米球的构筑及硝基苯酚类爆炸物荧光传感性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 荧光共价聚合物中空纳米球的构筑 |
3.2.1 构筑单元TFPB的合成 |
3.2.2 荧光共价聚合物中空纳米球的合成 |
3.3 荧光共价聚合物中空纳米球的形貌表征 |
3.4 荧光共价聚合物中空纳米球的形成过程探究 |
3.5 荧光聚合物中空纳米球对溶液中硝基苯酚类爆炸物的荧光传感 |
3.6 荧光聚合物中空纳米球检测试纸的制备及其对2,4, 6-三硝基苯酚的荧光传感 |
3.7 荧光聚合物中空纳米球对硝基苯酚类爆炸物的荧光传感机理 |
3.8 本章小结 |
参考文献 |
第四章 三种不同形貌的荧光共价聚合物的合成及对2,4,6-三硝基苯酚的荧光传感性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 三种荧光共价有机聚合物的合成 |
4.2.1 构筑单元TFBE的合成 |
4.2.2 荧光共价聚合物纳米片A-NS的合成 |
4.2.3 荧光共轭微孔聚合物A-CMP的合成 |
4.2.4 荧光共价有机骨架A-COF的合成 |
4.3 三种荧光共价有机聚合物的基本性质表征 |
4.4 三种荧光共价有机聚合物的形貌表征 |
4.5 三种荧光共价聚合物溶液对2,4,6-三硝基苯酚的荧光传感 |
4.6 三种荧光共价聚合物对2,4,6-三硝基苯酚的荧光传感机理研究 |
4.7 本章小结 |
参考文献 |
第五章 共价有机骨架材料的合成及水含量检测和水吸附性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 两种共价有机骨架材料的合成 |
5.2.1 共价有机骨架Pythz-COF的合成 |
5.2.2 共价有机骨架Pyurea-COF的合成 |
5.3 两种共价有机骨架材料的性质表征 |
5.3.1 两种共价有机骨架材料的结构表征 |
5.3.2 两种共价有机骨架材料的形貌表征 |
5.3.3 两种共价有机骨架材料的孔性质表征 |
5.3.4 两种共价有机骨架材料的稳定性表征 |
5.4 两种共价有机骨架材料对痕量水的荧光传感性能研究 |
5.5 两种共价有机骨架材料的水蒸气吸附性能研究 |
5.6 本章小结 |
参考文献 |
第六章 基于相同单体构筑不同结构的共价有机骨架材料的研究 |
6.1 引言 |
6.2 基于相同单体合成两种不同结构共价有机骨架材料的方法 |
6.2.1 共价有机骨架Py T-1 的合成 |
6.2.2 共价有机骨架Py T-2 的合成 |
6.3 两种共价有机骨架材料的性质表征 |
6.3.1 两种共价有机骨架材料的结构表征 |
6.3.2 两种共价有机骨架材料的形貌表征 |
6.3.3 两种共价有机骨架材料的稳定性表征 |
6.4 两种共价有机骨架材料对痕量水的荧光传感性能研究 |
6.5 本章小结 |
参考文献 |
第七章 论文总结 |
附录 |
作者简历及研究成果 |
致谢 |
(6)Au2Xn(X=F,H,OF且1≤n≤10)团簇结构和性质的研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 团簇的概述 |
1.1.1 团簇的概念 |
1.1.2 团簇的基本性质 |
1.2 金团簇的研究现状 |
1.2.1 金团簇 |
1.2.2 混合掺杂金团簇 |
1.3 本论文的研究意义 |
1.4 本论文的研究内容 |
第二章 理论基础及计算方法 |
2.1 量子化学简介 |
2.2 密度泛函理论 |
2.2.1 Thomas-Fermi模型 |
2.2.2 Hohenberg-Kohn定理 |
2.2.3 Kohn-Sham方程 |
2.2.4 局域密度近似泛函 |
2.2.5 广义梯度近似泛函 |
2.2.6 杂化密度泛函 |
2.2.7 基组 |
2.3 量子化学计算软件 |
2.3.1 Gaussian软件介绍 |
2.3.2 VASP软件介绍 |
2.3.3 Materials Studio软件介绍 |
2.4 本章小结 |
第三章 Au_2X_n(X=F,H,OF且1≤n≤10)团簇的结构和稳定性 |
3.1 计算方法 |
3.2 Au_2X_n(X=F,H,OF且1≤n≤10)团簇的几何结构 |
3.2.1 Au_2F_n(1≤n≤10)团簇的几何结构 |
3.2.2 Au_2F_n(1≤n≤10)团簇的几何结构 |
3.2.3 Au_2(OF)_n(1≤n≤10)团簇的几何结构 |
3.3 稳定性分析 |
3.3.1 平均结合能 |
3.3.2 能隙 |
3.3.3 垂直电离能和垂直电子亲和能 |
3.4 本章小结 |
第四章 Au_2X_n(X=F,H,OF且1≤n≤10)团簇的电子性质 |
4.1 磁性 |
4.2 偶极矩和极化率 |
4.2.1 偶极矩 |
4.2.2 极化率 |
4.3 态密度 |
4.4 本章小结 |
第五章 Au_2X_n(X=F,H,OF且1≤n≤10)团簇的谱学性质 |
5.1 拉曼光谱 |
5.2 红外光谱 |
5.3 紫外可见吸收光谱 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间所获成果 |
(7)硅基、硼基团簇结构及电子性质的第一性原理研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 团簇的概念和分类 |
1.2 团簇的性质和研究意义 |
1.3 硅基和硼基团簇的研究进展 |
1.3.1 硅基团簇 |
1.3.2 硼基团簇 |
1.4 本论文的研究思路和内容 |
2 理论方法 |
2.1 密度泛函理论 |
2.2 遗传算法结合第一性原理 |
2.3 模拟紫外光电子谱 |
2.4 计算软件简介 |
3 硅团簇的结构及基准测试 |
3.1 引言 |
3.2 计算方法 |
3.3 密度泛函和基组测试 |
3.4 基态结构 |
3.5 实验和模拟光电子谱 |
3.6 本章小结 |
4 掺杂硅团簇的结构和电子性质研究 |
4.1 引言 |
4.2 计算方法 |
4.3 B_3Si_n~-(n=4-10)团簇 |
4.3.1 B_3Si_n~-团簇实验光电子谱 |
4.3.2 B_3Si_n~-团簇的结构演变 |
4.3.3 B_3Si_n~-团簇电子性质 |
4.3.4 B_3Si_9~-超原子团簇 |
4.4 Ti、Hf和Zr金属原子掺杂Si_(16)团簇 |
4.5 Ti_mSi_n~-(m=1-2,n=14-20)团簇 |
4.5.1 Ti_mSi_n~-团簇的结构和稳定性 |
4.5.2 Ti_mSi_n~-团簇的光电子谱 |
4.5.3 Ti_mSi_n~-团簇的成键和电子性质 |
4.5.4 超原子团簇Ti_1Si_(16)和Ti_2Si_(15) |
4.6 本章小结 |
5 中等尺寸硼团簇的结构及电子性质的研究 |
5.1 引言 |
5.2 计算方法 |
5.3 B_n(n=31-50)团簇的结构和稳定性 |
5.4 B_n(n=31-50)团簇在有限温度下的稳定性 |
5.5 B_n(n=31-50)团簇的化学键分析 |
5.6 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(8)基于Ag29团簇及其衍生团簇的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 纳米团簇的控制合成 |
1.1.1 Brust合成法及单相合成法 |
1.1.2 尺寸集中法 |
1.1.3 配体诱导结构转变法 |
1.1.4 研磨法 |
1.1.5 合金纳米团簇的制备 |
1.2 纳米团簇的晶体结构 |
1.2.1 聚合模式 |
1.2.2 穿插模式 |
1.2.3 Au_4结构单元的堆叠 |
1.2.4 M_(13)结构单元的堆叠 |
1.2.5 核壳堆积 |
1.2.6 层状堆积 |
1.2.7 其他组装模式 |
1.3 纳米团簇的物化性质 |
1.3.1 荧光性质 |
1.3.2 手性 |
1.3.3 电化学性质 |
1.3.4 磁性 |
1.4 纳米团簇的实际应用 |
1.4.1 催化应用 |
1.4.2 离子探针 |
1.4.3 生物成像 |
1.5 本课题的选题依据和研究内容 |
1.5.1 本课题的选题目的和意义 |
1.5.2 本课题的主要内容和结果 |
1.6 参考文献 |
第二章 M_(29)(SR)_(18)(PPh_3)_4系列团簇的可控合成、结构调控、以及原子级别的构性关系 |
2.1 [Pt_1Ag_(28)(S-Adm)_(18)(PPh_3)_4]纳米团簇的结构表征及光学性质 |
2.1.1 引言 |
2.1.2 试剂与仪器 |
2.1.2.1 试剂 |
2.1.2.2 仪器 |
2.1.3 实验部分 |
2.1.3.1 Pt_1Ag_(24)(SPhMe_2)_(18)团簇的合成 |
2.1.3.2 Pt_1Ag_(28)(S-Adm)_(18)(PPh_3)_4团簇的合成 |
2.1.3.3 测试表征 |
2.1.3.4 晶体生长与测试 |
2.1.3.5 飞秒瞬态吸收光谱表征以及荧光寿命测试 |
2.1.4 结果与讨论 |
2.1.4.1 从Pt_1Ag_(24)到Pt_1Ag_(28)反应过程的跟踪 |
2.1.4.2 Pt_1Ag_(28)纳米团簇的晶体结构 |
2.1.4.3 Pt_1Ag_(24)和Pt_1Ag_(28)团簇的光学性质对比 |
2.1.4.4 Pt_1Ag_(24)和Pt_1Ag_(28)团簇的稳定性对比 |
2.1.5 本章节小结 |
2.1.6 参考文献 |
2.2 合金M_(29)(S-Adm)_(18)(PPh_3)_4纳米团簇的可控合成 |
2.2.1 引言 |
2.2.2 试剂与仪器 |
2.2.2.1 试剂 |
2.2.2.2 仪器 |
2.2.3 实验部分 |
2.2.3.1 Au~Ⅰ(PPh_3)Cl配合物的合成 |
2.2.3.2 Ag~Ⅰ(PPh_3)NO_3或Cu~Ⅰ(PPh_3)_2Cl配合物的合成 |
2.2.3.3 单金属纳米团簇[Ag29(S-Adm)_(18)(PPh_3)_4]~(3+)的合成 |
2.2.3.4 双金属纳米团簇[Au_1Ag28(S-Adm)_(18)(PPh_3)_4]~(3+)的合成 |
2.2.3.5 双金属纳米团簇[M_1Ag_(28)(S-Adm)_(18)(PPh_3)_4]~(2+) (M=Pt/Pd)的合成 |
2.2.3.6 三金属纳米团簇[Pt_1Ag_(12+x)Cu_(16-x)(S-Adm)_(18)(PPh_3)_4]~(2+)(x= 0-4)的合成 |
2.2.3.7 三金属纳米团簇[Pt_1Ag_(12)Cu_(16)(S-Adm)_(18)(PPh_3)_4]~(2+)或[Pt_1Ag_(16)Cu_(12)(S-Adm)_(18)(PPh_3)_4]~(2+)的合成 |
2.2.3.8 三金属纳米团簇[Pd_1Ag_(12+x)Cu_(16-x)(S-Adm)_(18)(PPh_3)_4]~(2+)(x=0-4)、[Pd_1Ag_(12)Cu_(16)(S-Adm)_(18)(PPh_3)_4]~(2+)、以及[Pd_1Ag_(16)Cu_(12)(S-Adm)_(18)(PPh_3)_4]~(2+)的合成 |
2.2.3.9 三金属纳米团簇[Au_1Ag_(12+x)Cu_(16-x)(S-Adm)_(18)(PPh_3)_4]~(3+)(x=0-4)的合成 |
2.2.3.10 三金属纳米团簇[Au_1Ag_(12)Cu_(16)(S-Adm)_(18)(PPh_3)_4]~(3+)和[Au_1Ag_(16)Cu_(12)(S-Adm)_(18)(PPh_3)_4]~(3+)的合成 |
2.2.3.11 四金属纳米团簇[Pt_1Ag_(12)Cu_(16-x)Au_x(S-Adm)_(18)(PPh_3)_4]2+(x=0-4)的合成 |
2.2.3.12 四金属纳米团簇[Pt_1Ag_(12)Cu_(12)Au_4(S-Adm)_(18)(PPh_3)_4]~(2+)的合成 |
2.2.3.13 四金属纳米团簇[Pd_1Ag_(12)Cu_(16-x)Au_x(S-Adm)_(18)(PPh_3)_4]~(2+)(x=0-4)和[Pd_1Ag_(12)Cu_(12)Au_4(S-Adm)_(18)(PPh_3)_4]~(2+)的合成 |
2.2.3.14 其他M_(29)合金纳米团簇的合成 |
2.2.3.15 Au_1Ag_(28)(S-Adm)_(18)(PPh_3)_4以及Pt_1Ag_(12)Cu_(16)(S-Adm)_(18)(PPh_3)_4团簇的结晶 |
2.2.3.16 测试表征 |
2.2.3.17 晶体测试 |
2.2.3.18 理论计算方法 |
2.2.4 结果与讨论 |
2.2.4.1 M_(29)团簇的结构与组成分析 |
2.2.4.2 控制M_(29)团簇模板中的中心原子 |
2.2.4.3 控制M_(29)团簇模板中的壳层原子 |
2.2.4.4 控制M_(29)团簇模板中的顶点原子 |
2.2.4.5 M_(29)团簇体系的分析 |
2.2.4.6 协同效应对团簇性质的影响 |
2.2.5 本章节小结 |
2.2.6 参考文献 |
2.3 [Pt_1Ag_(28)(SR)_(18)(PPh_3)_4]纳米团簇的同分异构现象 |
2.3.1 引言 |
2.3.2 试剂与仪器 |
2.3.2.1 试剂 |
2.3.2.2 仪器 |
2.3.3 实验部分 |
2.3.3.1 Pt_1Ag_(28)-1团簇的合成 |
2.3.3.2 Pt_1Ag_(28)-1向Pt_1Ag_(28)-2团簇的转化 |
2.3.3.3 Pt_1Ag_(28)-2向Pt_1Ag_(28)-1团簇的转化 |
2.3.3.4 温度与团簇荧光强度之间的关系 |
2.3.3.5 团簇催化性质的研究 |
2.3.3.6 测试表征 |
2.3.3.7 晶体生长与测试 |
2.3.3.8 X射线吸收精细结构光谱的测试(XAFS) |
2.3.3.9 密度泛函理论计算(DFT) |
2.3.4 结果与讨论 |
2.3.4.1 团簇的合成与表征 |
2.3.4.2 Pt_1Ag_(28)-1与Pt_1Ag_(28)-2互相之间的转化 |
2.3.4.3 XAFS结果分析 |
2.3.4.4 Pt_1Ag_(28)-2团簇的温控荧光 |
2.3.5 本章节小结 |
2.3.6 参考文献 |
2.4 基于Ag_(29)团蔟模板的表面磷基配体控制 |
2.4.1 引言 |
2.4.2 试剂与仪器 |
2.4.2.1 试剂 |
2.4.2.2 仪器 |
2.4.3 实验部分 |
2.4.3.1 [Pt_1Ag_(28)(S-Adm)_(18)(PPh_3)_4]~(2+)团簇的制备 |
2.4.3.2 不同磷基配体的[Pt_1Ag_(28)(S-Adm)_(18)(PR_3)_4]~(2+)团簇的制备 |
2.4.3.3 从[Au_1Ag_(28)(S-Adm)_(18)(PPh_2~pCH=CH_2)_4]~(3+)团簇向[Au_5Ag_(24)(S-Adm)_(18)(PPh_2~pCH=CH_2)_4]~(3+)团簇的转变 |
2.4.3.4 [Pt_1Ag_(28)(S-Adm)_(18)(PR_3)_4]~(2+) {PR_3=PPh_2Ph~pCH=CH_2, P(Ph-~pOMe)_3,或P(Ph-~pF)_3}团簇的单晶制备 |
2.4.3.5 [Pt_1Ag_(28)(S-Adm)_(18)(PR_3)_4]~(2+) {PR_3=PPh_2Ph~pCH=CH_2, P(Ph-~pOMe)_3,或P(Ph-~pF)_3}团簇的单晶解析 |
2.4.3.6 测试表征 |
2.4.4 结果与讨论 |
2.4.4.1 不同磷配体的Pt_1Ag_(28)(S-Adm)_(18)(PR_3)_4团簇的制备和表征 |
2.4.4.2 不同磷配体的Pt_1Ag_(28)(S-Adm)_(18)(PR_3)_4团簇的晶体结构 |
2.4.4.3 不同磷配体的Pt_1Ag_(28)(S-Adm)_(18)(PR_3)_4团簇的荧光性质 |
2.4.4.4 M_(29)(SR)_(18)(PR_3)_4团簇体系中最强荧光团簇的制备 |
2.4.5 本章小结 |
2.4.6 参考文献 |
第三章 PtiAg_(28)(SR)_(18)(PPh_3)_4衍生团簇的制备与表征 |
3.1 团簇的嫁接生长:从Pt_1Ag_(28)到Pt_1Ag_(31) |
3.1.1 引言 |
3.1.2 试剂与仪器 |
3.1.2.1 试剂 |
3.1.2.2 仪器 |
3.1.3 实验部分 |
3.1.3.1 [Pt_1Ag_(28)(S-Adm)_(18)(PPh_3)_4]Cl_2团簇的合成 |
3.1.3.2 Ag_2(DPPM)Cl_2配合物的合成 |
3.1.3.3 [Pt_1Ag_(31)(S-Adm)_(16)(DPPM)_3Cl_3]Cl_4团簇的合成 |
3.1.3.4 团簇荧光随温度的变化测试 |
3.1.3.5 晶体生长与测试 |
3.1.3.6 理论计算 |
3.1.3.7 测试表征 |
3.1.4 结果与讨论 |
3.1.4.1 Pt_1Ag_(28)团簇到Pt_1Ag_(31)团簇的生长 |
3.1.4.2 Pt_1Ag_(28)和Pt_1Ag_(31)的结构对比 |
3.1.4.3 Pt_1Ag_(31)团簇的对称性 |
3.1.4.4 Pt_1Ag_(28)和Pt_1Ag_(31)的性质对比 |
3.1.5 本章节小结 |
3.1.6 参考文献 |
3.2 基于Pt_1Ag_(28)模板对团簇中硫变价行为的研究 |
3.2.1 引言 |
3.2.2 试剂与仪器 |
3.2.2.1 试剂 |
3.2.2.2 仪器 |
3.2.3 实验部分 |
3.2.3.1 2-AdmSH配体的合成 |
3.2.3.2 Pt_1Ag_(28)(S-2-Adm)_(20)及Pt_1Ag_(28)(S-2-Adm)_(18)(HO-2-S-Adm)_2团簇的合成 |
3.3.3.3 Pt_1Ag_(28)(S-2-Adm)_(20)及Pt_1Ag_(28)(S-2-Adm)_(18)(DO-2-S-Adm)_2团簇的合成 |
3.2.3.4 Pt_1Ag_(28)(S-2-Adm)_(20)及Pt_1Ag_(28)(S-2-Adm)_(18)(H~(18)O-2-S-Adm)_2团簇的合成 |
3.2.3.5 Pt_1Ag_(28)(S-1-Adm)_(18)(PPh_3)_4或Pt_1Ag_(28)(S-c-C_6H_(11))_(18)(PPh_3)_4团簇的合成 |
3.2.3.6 测试表征 |
3.2.3.7 晶体生长与测试 |
3.2.4 结果与讨论 |
3.2.4.1 团簇的制备、表征、与结构分析 |
3.2.4.2 硫的自变价 |
3.2.4.3 团簇的共结晶 |
3.2.4.4 质谱及其他测试 |
3.2.5 本章节小结 |
3.2.6 参考文献 |
第四章 以Ag_(29)(SSR)_(12)(PPh_3)_4为基础的团簇性质和结构的调控 |
4.1 基于Ag_(29)团簇的一种新的AIE机理 |
4.1.1 引言 |
4.1.2 试剂与仪器 |
4.1.2.1 试剂 |
4.1.2.2 仪器 |
4.1.3 实验部分 |
4.1.3.1 Ag_(29)(SSR)_(12)(PPh_3)_4团簇的合成 |
4.1.3.2 Pt_1Ag_(28)(S-Adm)_(18)(PPh_3)_4团簇的合成 |
4.1.3.3 Pt_1Ag_(28)(SSR)_(12)(PPh_3)_4团簇的合成 |
4.1.3.4 PPh_3配体浓度与团簇荧光之间的关系 |
4.1.3.5 温度与团簇荧光之间的关系 |
4.1.3.6 测试表征 |
4.1.4 结果与讨论 |
4.1.4.1 Ag_(29)(SSR)_(12)(PPh_3)_4团簇的荧光与结构表征 |
4.1.4.2 一种新的AIE机理 |
4.1.4.3 温度与团簇荧光之间的关系 |
4.1.5 本章节小结 |
4.1.6 参考文献 |
4.2 自由价电子集中策略制备超稳定M_(29)纳米团簇及其催化应用 |
4.2.1 引言 |
4.2.2 试剂与仪器 |
4.2.2.1 试剂 |
4.2.2.2 仪器 |
4.2.3 实验部分 |
4.2.3.1 Au(PPh_3)Cl的制备 |
4.2.3.2 Cu(Ⅰ)-SSR的制备 |
4.2.3.3 Ag_(29)(SSR)_(12)(PPh_3)_4的合成 |
4.2.3.4 Ag_(17)Cu_(12)(SSR)_(12)(PPh_3)_4的合成 |
4.2.3.5 Au_1Ag_(16)Cu_(12)(SSR)_(12)(PPh_3)_4的合成 |
4.2.3.6 Au_1Ag_(28)(SSR)_(12)(PPh_3)_4的合成 |
4.2.3.7 晶体生长与测试 |
4.2.3.8 理论计算方法 |
4.2.3.9 测试表征 |
4.2.4 结果与讨论 |
4.2.4.1 合金M_(29)纳米团簇的合成与结构分析 |
4.2.4.2 M_(29)团簇的光谱与质谱分析 |
4.2.4.3 M_(29)团簇的稳定性 |
4.2.4.4 M_(29)团簇的催化性质 |
4.2.5 本章节小结 |
4.2.6 参考文献 |
第五章 Ag_(29)(SSR)_(12)(PPh_3)_4团簇的自组装以及应用探索 |
5.1 Ag_(29)团簇对CS~+离子的捕捉对团簇分子内结构及分子间组装的影响 |
5.1.1 引言 |
5.1.2 试剂与仪器 |
5.1.2.1 试剂 |
5.1.2.2 仪器 |
5.1.3 实验部分 |
5.1.3.1 Ag_(29)(SSR)_(12)(PPh_3)_4的合成 |
5.1.3.2 Cs_3Ag_(29)(SSR)_(12)(DMF)_x的合成 |
5.1.3.3 晶体生长与测试 |
5.1.3.4 Cs_3Ag_(29)(SSR)_(12)(DMF)_x荧光随温度的变化 |
5.1.3.5 测试表征 |
5.1.4 结果与讨论 |
5.1.4.1 Cs_3Ag_(29)(SSR)_(12)(DMF)_x的结构 |
5.1.4.2 Cs_3Ag_(29)(SSR)_(12)(DMF)_x的自组装 |
5.1.4.3 Cs_3Ag_(29)(SSR)_(12)(DMF)_x的表征 |
5.1.4.4 Cs_3Ag_(29)(SSR)_(12)(DMF)_x的光学性质 |
5.1.5 本章节小结 |
5.1.6 参考文献 |
5.2 Ag_(29)纳米团簇的可控多维组装 |
5.2.1 引言 |
5.2.2 试剂与仪器 |
5.2.2.1 试剂 |
5.2.2.2 仪器 |
5.2.3 实验部分 |
5.2.3.1 [Ag_(29)(SSR)_(12)(PPh_3)_4]~(3-)团簇的合成(即Ag_(29)-0D) |
5.2.3.2 Cs@Ag_(29)(SSR)_(12)(DMF)_x团簇的合成(即Ag_(29)-1D) |
5.2.3.3 Cs@Ag_(29)(SSR)_(12)(NMP)_x团簇的合成(即Ag_(29)-2D) |
5.2.3.4 Cs@Ag_(29)(SSR)_(12)(TMS)_x团簇的合成(即Ag_(29)-3D) |
5.2.3.5 Ag_(29)-2D和Ag_(29)-3D团簇的结晶 |
5.2.3.6 测试表征 |
5.2.4 结果与讨论 |
5.2.4.1 Ag_(29)-0D零维团簇点和Ag_(29)-1D 一维纳米线 |
5.2.4.2 Ag_(29)-2D二维团簇平面 |
5.2.4.3 Ag_(29)-3D团簇三维结构 |
5.2.4.4 Ag_(29)团簇不同维度组装体的结构对比 |
5.2.4.5 Ag_(29)团簇不同维度组装体的性质对比 |
5.2.5 本章节小结 |
5.2.6 参考文献 |
5.3 “胶束法”制备可溶性Ag_(29)团簇及其生物应用 |
5.3.1 引言 |
5.3.2 试剂与仪器 |
5.3.2.1 试剂 |
5.3.2.2 仪器 |
5.3.3 实验部分 |
5.3.3.1 [Ag_(29)(SSR)_(12)(PPh_3)_4]~(3-)团簇的制备(即Ag_(29)-Na0) |
5.3.3.2 [Ag_(29)(SSR)_(12)(PPh_3)_4]~(3-)[Na_1(NMP)_5]~+_3团簇的合成(即Ag_(29)-Na_1) |
5.3.3.3 [Ag_(29)(SSR)_(12)(PPh_3)_4]~(3-)[Na_3(DMF)_(12)]~(3+)团簇的合成(即Ag_(29)-Na_3) |
5.3.3.4 晶体生长与测试 |
5.3.3.5 Ag_(29)-Na_1和Ag_(29)-Na_3团簇胶束的制备 |
5.3.3.6 团簇胶束的通用手段 |
5.3.3.7 团簇胶束的水溶性溶解度测试 |
5.3.3.8 细胞培养 |
5.3.3.9 细胞共聚焦显微镜图像 |
5.3.3.10 STED显微镜超分辨率成像 |
5.3.3.11 测试表征 |
5.3.4 结果与讨论 |
5.3.4.1 Ag_(29)-Na_1和Ag_(29)-Na_3团簇的晶体结构 |
5.3.4.2 Ag_(29)-Na_1和Ag_(29)-Na_3团簇的表征 |
5.3.4.3 Ag_(29)团簇的胶束化 |
5.3.4.4 Ag_(29)团簇胶束的细胞成像应用 |
5.3.4.5 团簇胶束化策略 |
5.3.5 本章节小结 |
5.3.6 参考文献 |
总结与展望 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
(9)富勒烯及其衍生物在聚合物/钙钛矿太阳能电池中的应用研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 太阳能电池的发展概述 |
1.2.1 太阳能电池的分类 |
1.2.2 太阳能电池的基本性能参数 |
1.3 有机聚合物太阳能电池的发展进程 |
1.4 富勒烯衍生物受体在聚合物太阳能电池中的应用 |
1.4.1 单加成富勒烯衍生物 |
1.4.2 双加成富勒烯衍生物 |
1.4.3 多加成富勒烯衍生物 |
1.5 钙钛矿太阳能电池的简介 |
1.5.1 钙钛矿材料的结构特性 |
1.5.2 钙钛矿太阳能电池的效率发展 |
1.5.3 钙钛矿太阳能电池的结构 |
1.5.4 钙钛矿活性层的制备方法以及组分调控 |
1.5.5 钙钛矿太阳能电池的电子传输体系 |
1.5.6 钙钛矿太阳能电池的空穴传输体系 |
1.6 富勒烯及其衍生物在钙钛矿太阳能电池中的应用 |
1.6.1 富勒烯电子传输层 |
1.6.2 富勒烯界面修饰层 |
1.6.3 富勒烯掺杂钙钛矿活性层 |
1.6.4 富勒烯衍生物同分异构体对钙钛矿太阳能电池性能影响的研究 |
1.7 本文研究思路及主要内容 |
第二章 茚双加成富勒烯衍生物的同分异构体对于聚合物太阳能电池性能的影响 |
2.1 前言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 IC_(60)BA的合成 |
2.2.2 器件的制备 |
2.2.3 测试与器件表征仪器 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 IC_(60)BA同分异构体的分离以及紫外光谱表征 |
2.3.2 IC_(60)BA混合物以及12个异构体的核磁分析 |
2.3.3 IC_(60)BA同分异构体的电化学性能 |
2.3.4 器件光伏性能分析 |
2.3.5 活性层形貌分析 |
2.3.6 电子迁移率测试分析 |
2.3.7 IC_(60)BA同分异构体的溶解度计算 |
2.4 本章小结 |
第三章 富勒醇界面层对于增强钙钛矿太阳能电池电子传输性能的研究 |
3.1 前言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验药品与试剂 |
3.2.2 器件制备 |
3.2.3 材料测试与器件表征仪器 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 器件光伏性能研究 |
3.3.2 电子传输层浸润性分析 |
3.3.3 钙钛矿表面形貌以及结晶性分析 |
3.3.4 电子传输层直流电导率分析 |
3.3.5 器件的电荷传输性能分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 功能化富勒烯衍生物界面层对于提高钙钛矿太阳能电池光伏性能的研究 |
4.1 前言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验药品与试剂 |
4.2.2 水溶性富勒烯衍生物f-C_(60)以及f-C_(70)的合成 |
4.2.3 器件制备 |
4.2.4 测试与表征仪器 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 f-C_(60)与f-C_(70)的结构和物理化学性质 |
4.3.2 器件光伏性能分析 |
4.3.3 钙钛矿表面形貌分析 |
4.3.4 直流电导率测试分析 |
4.3.5 交流阻抗分析 |
4.3.6 荧光光谱分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 富勒烯衍生物修饰SnO_2电子传输层在高效钙钛矿太阳能电池中的应用 |
5.1 前言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验药品与试剂 |
5.2.2 富勒烯衍生物NPC_(60)-OH的合成 |
5.2.3 器件制备 |
5.2.4 材料测试与器件表征仪器 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 富勒烯衍生物NPC_(60)-OH的性能研究 |
5.3.2 器件光伏性能研究 |
5.3.3 钙钛矿表面形貌分析 |
5.3.4 直流电导率以及钙钛矿缺陷态分析 |
5.3.5 荧光动力学分析 |
5.3.6 交流阻抗谱测试分析 |
5.3.7 钙钛矿太阳能电池稳定性研究 |
5.4 本章小结 |
第六章 吡啶功能化富勒烯衍生物在提高钙钛矿太阳能电池性能中的应用 |
6.1 前言 |
6.2 实验部分 |
6.2.1 溶液的配制 |
6.2.2 钙钛矿太阳能电池的制备 |
6.2.3 器件表征仪器 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 吡啶功能化富勒烯衍生物的物理化学性质 |
6.3.2 器件光伏性能表征 |
6.3.3 密度泛函理论计算 |
6.4 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 研究展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的学术论文及专利 |
致谢 |
(10)实现选择脱除硫化氢与高效提取锂离子的印迹技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 印迹技术简介 |
1.1.1 印迹聚合物发展历程 |
1.1.2 印迹聚合物合成原理 |
1.1.3 构筑印迹聚合物的主要元素 |
1.1.4 印迹聚合物的制备方法 |
1.2 印迹聚合物的应用领域 |
1.2.1 水环境 |
1.2.2 大气环境 |
1.2.3 土壤环境 |
1.3 硫化氢去除及硫资源回收的必要性 |
1.3.1 硫化氢的性质及危害 |
1.3.2 硫化氢的去除方法 |
1.3.3 硫资源回收 |
1.4 提取及回收锂资源的必要性 |
1.4.1 锂的应用及市场需求 |
1.4.2 锂资源的分布情况 |
1.5 提取及回收液态锂资源的研究进展 |
1.5.1 沉淀法 |
1.5.2 煅烧浸取法 |
1.5.3 溶剂萃取法 |
1.5.4 碳化法 |
1.5.5 离子交换树脂法 |
1.5.6 吸附法 |
1.5.7 锂离子印迹聚合物 |
1.6 选题意义及研究内容 |
1.6.1 选题意义 |
1.6.2 主要研究内容 |
1.7 技术路线 |
第二章 基于PMo_(12)@UiO-66的核壳结构H_2S印迹聚合物的调控制备及其选择吸附性能 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验试剂 |
2.2.2 实验仪器 |
2.2.3 PMo_(12)@UiO-66@H_2S-MIPs的制备 |
2.2.4 硫化氢吸附实验 |
2.2.5 材料表征 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 构筑H_2S-MIPs相关因素的影响 |
2.3.2 材料的表征结果 |
2.3.3 脱硫性能 |
2.3.4 PMo_(12)@UiO-66添加量的影响 |
2.3.5 水蒸汽的影响 |
2.3.6 选择性能 |
2.3.7 再生性能 |
2.3.8 脱硫机理探讨 |
2.4 本章小结 |
第三章 基于MWCNTs的锂离子印迹聚合物的制备及其选择吸附性能 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验试剂 |
3.2.2 实验仪器 |
3.2.3 锂离子印迹聚合物(ⅡPs)的制备 |
3.2.4 锂离子的测定方法 |
3.2.5 吸附脱附实验 |
3.2.6 材料表征 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 材料的表征结果 |
3.3.2 吸附动力学 |
3.3.3 pH的影响 |
3.3.4 等温吸附 |
3.3.5 选择性能 |
3.3.6 再生性能 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于建材级蛭石的锂离子印迹聚合物的制备及其选择吸附性能 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验试剂 |
4.2.2 实验仪器 |
4.2.3 锂离子印迹聚合物(ⅡPs)的制备 |
4.2.4 锂离子的测定方法 |
4.2.5 吸附脱附实验 |
4.2.6 材料表征 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 构筑ⅡPs相关因素的影响 |
4.3.2 材料的表征结果 |
4.3.3 吸附动力学 |
4.3.4 pH的影响 |
4.3.5 温度的影响 |
4.3.6 等温吸附 |
4.3.7 选择性能 |
4.3.8 再生性能 |
4.4 本章小结 |
第五章 光敏锂离子印迹聚合物的制备及其光控吸附与再生性能 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验试剂 |
5.2.2 实验仪器 |
5.2.3 光敏型锂离子印迹聚合物(P-ⅡPs)的制备 |
5.2.4 锂离子的测定方法 |
5.2.5 吸附脱附实验 |
5.2.6 材料表征 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 材料的表征结果 |
5.3.2 光控性能 |
5.3.3 吸附动力学 |
5.3.4 温度影响 |
5.3.5 pH的影响 |
5.3.6 等温吸附 |
5.3.7 选择性能 |
5.3.8 再生性能 |
5.3.9 吸附机理 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与建议 |
6.1 结论 |
6.2 论文创新点 |
6.3 存在的问题及建议 |
参考文献 |
致谢 |
博士期间学术成果 |
博士期间所获荣誉 |
附件 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
四、The Structures and Stability of HNOS Isomers(论文参考文献)
- [1]双杂化密度泛函方法研究过渡金属掺杂硅锗团簇TMXn(TM=Cu,Ag,Au;X=Si,Ge)的结构和性质[D]. 刘斌. 内蒙古工业大学, 2021
- [2]几种星际含碳小分子的光谱性质和反应机理研究[D]. 张跃. 吉林化工学院, 2021(01)
- [3]硼基掺杂复合团簇的新颖结构、化学成键和动力学流变性研究[D]. 冯林雁. 山西大学, 2021(02)
- [4]硼基纳米团簇和化学中的流变键研究[D]. 闫苗. 山西大学, 2021(01)
- [5]荧光共价有机聚合物的制备、结构调控及性能研究[D]. 姜姗. 吉林大学, 2021(01)
- [6]Au2Xn(X=F,H,OF且1≤n≤10)团簇结构和性质的研究[D]. 范益梅. 电子科技大学, 2021(01)
- [7]硅基、硼基团簇结构及电子性质的第一性原理研究[D]. 吴雪. 大连理工大学, 2020
- [8]基于Ag29团簇及其衍生团簇的研究[D]. 康熙. 安徽大学, 2020(02)
- [9]富勒烯及其衍生物在聚合物/钙钛矿太阳能电池中的应用研究[D]. 曹天天. 苏州大学, 2020(06)
- [10]实现选择脱除硫化氢与高效提取锂离子的印迹技术研究[D]. 黄岩. 山东大学, 2020(12)