O在Rh(100)表面吸附的密度泛函理论研究

采用第一性原理的密度泛函理论计算了O原子在Rh(100)表面的吸附,得到了电子特性及各种结构参数,并给出了不同覆盖度下O原子在Rh(100)表面上3个位置吸附后的能量.结果表明,O原子在Rh(100)表面可以发生稳定的吸附,最高吸附能为2.53 eV.同时,通过对O原子的态密度进行分析,得到如下结论:O原子在Rh(100)面上的吸附主要是由于O的2p轨道与基底金属的4d轨道相互作用的结果.     

SO2在Ni(111)表面分解吸附的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)的广义梯度近似(GGA)方法对SO2及其分解片段的吸附结构和性质进行了理论研究.计算结果表明:在Ni(111)表面上SO2以S,O原子顶位平铺吸附最稳定;SO3以C3v轴倾斜表面吸附;SO自由基存在两种可能的吸附结构,一种是平铺吸附于Ni(111)面,另一种是以S端垂直吸附穴位,S原子在穴位为最优吸附位.对各吸附体系的态密度及电子转移分析表明,SOx吸附中均为衬底镍原子向硫的氧化物转移电子,改变了S—O键之间的电子分布,导致其键长变长,这有利于硫氧化物在镍表面的解离反应.S原子在Ni(111)表面的吸附中,Ni原子的s轨道向S原子转移电子,这与O的吸附机理有所不同.     

钠原子在银(001)表面吸附的理论研究

用密度泛函理论（DFT）的广义梯度近似（GGA）方法对钠原子在银（001）面吸附的性质进行了理论研究．计算表明,钠原子吸附在银（001）面空位最稳定,桥位次之,而顶位吸附能量最高;优化得到的吸附结构几何参数与实验测定结果吻合．对3种吸附结构的电子结构和局域态密度分析表明,钠原子吸附到银表面后,其电子将部分转移到金属表面,导致银的费米能级上升,化学活性增强．通过比较氢气分子在洁净银表面和吸附了钠的银表面进行的裂解反应活性证实,金属钠吸附在银表面表现出明显的助催化作用．     

H2O2/H2SO4改性玉米秸秆活性炭对甲醛吸附性能的研究

利用农业固废玉米秸秆制备活性炭,并对其进行H2O2/H2SO4改性,研究了改性前后其对甲醛的吸附性能、脱附性能和表面结构与表面化学性质变化以得到对甲醛有较高吸附量的活性炭。结果表明,经H2O2/H2SO4改性处理后可使活性炭平均孔径增大,表面酸性官能团含量提高150.41%,对甲醛饱和吸附时间延长50%,饱和吸附量提高165.94%,脱附峰面积和峰高均明显增大,表明改性后活性炭对甲醛的吸附是物理吸附和化学吸附的复合吸附。     

重金属吸附对紫色土表面电荷性质的影响

在实验室条件下,研究了Pb、Cu、Zn、Cd在3种紫色土中的吸附特征,并采用恒流置换法测定重金属吸附饱和后3种紫色土表面电荷总量、表面电位、电荷密度。结果表明:(1)一定pH条件下在同种土壤上的吸附能力大小依次是Pb2 >Cu2 >Cd2 、Zn2(2)3种紫色土在一定pH条件下对同种重金属离子的吸附强度依次是石灰性紫色土>中性紫色土>酸性紫色土,与其表面电荷密度的大小相一致;(3)Pb2 、Cu2 在3种紫色土表面以电性吸附和专性吸附的方式共存,其专性吸附的比例分别约为40%、25%、20%,并导致表面电位降低了约0.05V(近30%),表面电荷总量以及表面电荷密度降低了20%￣40%;(4)Zn2 、Cd2 在土壤表面上绝大多数发生电性吸附,对紫色土表面电荷性质没有显著的影响。     

基于恒电容表面络合模型预测土壤中As（Ⅴ）吸附行为研究

吸附是控制As在土壤中迁移的重要过程之一,为了预测As（Ⅴ）在土壤中的吸附过程,使用恒电容表面络合模型（CCM）模拟As （Ⅴ）在土壤中的吸附行为,获取As （Ⅴ）在土壤上吸附的表面络合常数,建立土壤基本理化性质（pH、有机质、碳酸钙、无定形铁/铝/锰、总铁）与As （Ⅴ）表面络合参数的线性回归模型,以阐明As在土壤中吸附的主控因子。结果显示,As （Ⅴ）在不同类型的土壤中表现出不同的吸附特征,恒电容模型能够很好地模拟As（Ⅴ）在不同pH下的吸附特性（R²为0.71~0.96）,通过CCM模型拟合得到As（Ⅴ）在土壤表面的3个表面络合常数,绝大部分土壤lg K₁比lg K₂和lg K₃的值要大,说明As（Ⅴ）在土壤中的吸附相较于单齿络合物更偏向于形成双齿双核的络合物。As （Ⅴ）表面络合常数与土壤性质间的回归分析结果表明,As （Ⅴ）表面络合常数主要受土壤pH和无定形铁、无定形锰含量的影响。为了进一步验证上述线性模型的普适性,利用文献数据中土壤性质数据预测不同土壤上As（Ⅴ）的表面络合常数,并结合CCM模型预测了As（Ⅴ）在文献土壤中的吸附量,预测值和实测值具有很好的相关性,说明该模型具有一定的普适性。     

钠原子在银(001)表面吸附的理论研究

用密度泛函理论(DFT)的广义梯度近似(GGA)方法对钠原子在银(001)面吸附的性质进行了理论研究. 计算表明, 钠原子吸附在银(001)面空位最稳定, 桥位次之, 而顶位吸附能量最高;优化得到的吸附结构几何参数与实验测定结果吻合. 对3种吸附结构的电子结构和局域态密度分析表明, 钠原子吸附到银表面后, 其电子将部分转移到金属表面, 导致银的费米能级上升, 化学活性增强. 通过比较氢气分子在洁净银表面和吸附了钠的银表面进行的裂解反应活性证实, 金属钠吸附在银表面表现出明显的助催化作用.     

表面活性剂对黄土吸附苯甲酸的影响

采用批量平衡法，研究了天然黄土以及用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）改性后对苯甲酸的吸附特性，探讨了吸附机理及重金属离子Pb^2＋、Cd^2＋对吸附作用的影响。结果表明，苯甲酸在黄土上的吸附符合Freundlich方程；当CTMAB浓度从0增大到431．1mg·L^-1时，Freundlich常数K从0．0036增大到0．0261，说明吸附能力明显增强。重金属离子Pb^2＋、Cd^2＋可显著影响苯甲酸在黄土表面的吸附。表面活性剂浓度相同时，重金属离子Pb^2＋的存在可抑制苯甲酸在黄土上的吸附且Pb^2＋浓度越大抑制作用越明显；Pb^2＋浓度相同时，添加表面活性剂可增大苯甲酸在黄土表面的吸附量。Cd^2＋苯甲酸在黄土表面吸附的影响与Pb^2＋一致，但Cd^2＋对苯甲酸在黄土表面吸附的抑制作用弱于Pb^2＋。     

马铃薯脱毒苗移栽密度及钾肥用量对原原种产量的影响研究

用二次饱和D-最优设计方法,对脱毒马铃薯原原种繁殖移栽密度和钾肥施用量的搭配进行研究。结果表明,不同密度、不同钾肥用量的搭配对脱毒马铃薯原原种产量有显著的影响;通过模拟试验和优化选择,提出了原原种产量高于600粒／m2的农艺措施为：密度293．63—369．73株／m2,钾肥（K2O）用量14．91—19．59g／m2;得到原原种产量高于700粒／m2的优化组合6个,其相应农艺措施为：密度353．44—419．78株／m2,钾肥（K20）用量14．58—20．16g／m2。     

AlH2P3O10·2H2 O（Ⅰ）对水中Ni^2＋的吸附动力学和热力学研究

采用静态吸附法研究Al2O3-P2O5-H2O反应体系产物三聚磷酸二氢铝Ⅰ型二水物[AlH2P3O10.2H2O（Ⅰ）]吸附水中Ni2＋的动力学和热力学。考察了温度、浓度、粒径、pH和搅拌速度对吸附过程的影响,通过不同温度下的吸附等温热力学性能的变化,计算了吸附焓、吸附熵和自由能。结果表明,在试验范围内,AlH2P3O10.2H2O（Ⅰ）对Ni2＋的吸附符合Langmuir吸附等温方程式,过程受颗粒扩散控制,反应级数为1.88,298.15 K时的热力学数据为：Ea=11.561 kJ/mol,ΔH=35.75 kJ/mol,ΔS=190.58 J/（mol.K）,ΔG=-21.07 kJ/mol,吸附为自发的吸热过程,其吸附动力学总方程为：1-2/3x-（1-x）2/3=0.36r02C01.88exp（-11 561/RT）。     

Spin susceptibility scaling in high-temperature superconductors

The spin response of a nested Fermi surface represented by a tight binding energy band is found to exhibit scaling in frequency divided by temperature within a restricted regime close to half-filling of the band. Computations of the spin susceptibility reveal a surprising momentum variation at various temperatures and frequencies. Neutron scattering data on the high-temperature superconductor YBa(2)Cu(3)O(6+x) are analyzed for scaling near a momentum vector that spans nested regions of the orbit. Changes in the Fermi energy remove the scaling properties and reduce the susceptibility to the conventional Fermi liquid behavior of ordinary metals. These results imply that pairing mechanisms of superconductivity need to cope with competing spin density wave and charge density wave instabilities.     

Calorimetric measurement of the energy difference between two solid surface phases

A recently designed single-crystal surface calorimeter has been deployed to measure the energy difference between two solid surface structures. The clean Pt{100} surface is reconstructed to a stable phase in which the surface layer of platinum atoms has a quasi-hexagonal structure. By comparison of the heats of adsorption of CO and of C(2)H(4) on this stable Pt{100}-hex phase with those on a metastable Pt{100}-(1x1) surface, the energy difference between the two clean phases was measured as 20 +/- 3 and 25 +/- 3 kilojoules per mole of surface platinum atoms.     

农药基准物——苯取代基定位效应的量子化学研究

采用混合密度泛函理论的B3LYP方法,在6-311G**水平上对10种取代基所形成的化合物进行结构优化,计算出苯环上各个碳原子的电荷数及各种化合物HOMO轨道中各个原子轨道系数,提出依据电子密度和HOMO轨道中原子轨道系数判断取代基定位效应的方法,并依此给出了10种取代基的定位效应。这种方法避免了依据化学反应来判断取代基定位效应所带来的环境污染问题,同时对芳香化合物的亲电取代反应具有一定的预见性。     

苯甲酰丙酮反应位点预测及金属配合物的合成、表征和抑菌活性

运用Gaussian98软件包,采用密度泛函方法,在B3LYP/6-31G基组水平上,对苯甲酰丙酮进行了结构优化、频率分析和NBO轨道分析。结合前线分子轨道能量和原子净电荷等,推导出化合物可能的活性部位是β-二酮的氧原子。利用频率分析的结果对样品的红外光谱图进行了指认。合成并表征了苯甲酰丙酮的铜、锌配合物,确定了金属配合物的可能配位点,结果与量化计算的结果一致。采用单片纸碟法测定了配合物的抑菌活性,结果表明,苯甲酰丙酮的铜配合物抑菌活性好于对照物阿莫西林。     

水热氢氧化钾改性花生壳对染料的吸附性能

为了实现花生壳的资源化利用,以氢氧化钾为活化剂,采用水热法制备了改性花生壳吸附剂,并将其用于罗丹明B染料的吸附,旨在达到以废治废的目的。通过正交试验对水热改性温度、时间和改性剂浓度进行优化,采用扫描电子显微镜和傅立叶变换红外光谱对吸附剂进行表征,并考察了吸附剂投加量、初始浓度及p H值对吸附剂吸附性能的影响。结果表明,在水热温度453 K、反应时间10 h、氢氧化钾质量分数2%条件下制备的改性花生壳对罗丹明B的吸附量最高;罗丹明B初始浓度为5 mg·L~(-1)、吸附剂投加量为1.5 g·L~(-1)、吸附时间120 min的条件下,对罗丹明B染料吸附率最高达93.50%。改性花生壳吸附剂对罗丹明B的吸附动力学过程符合伪二级动力学,Langmuir吸附等温方程能更好地描述吸附过程,主要为单分子层吸附,并且吸附热力学参数ΔH0、ΔG0,表明该吸附过程是一个自发吸热过程,以物理吸附为主。     

Electronic, magnetic, and geometric structure of metallo-carbohedrenes

The energetics and the electronic, magnetic, and geometric structure of the metallocarbohedrene Ti(8)C(12) have been calculated self-consistently in the density functional formulation. The structure of Ti(8)C(12) is a distorted dodecahedron with a binding energy of 6.1 electron volts per atom. The unusual stability is derived from covalent-like bonding between carbon atoms and between titanium and carbon atoms with no appreciable interaction between titanium atoms. The density of states at the Fermi energy is high and is derived from a strong hybridization between titanium 3d and carbon sp electrons. Titanium sites carry a small magnetic moment of 0.35 Bohr magneton per atom and the cluster is only weakly magnetic.     

End states in one-dimensional atom chains

End states--the zero-dimensional analogs of the two-dimensional states that occur at a crystal surface--were observed at the ends of one-dimensional atom chains that were self-assembled by depositing gold on the vicinal Si(553) surface. Scanning tunneling spectroscopy measurements of the differential conductance along the chains revealed quantized states in isolated segments with differentiated states forming over end atoms. A comparison to a tight-binding model demonstrated how the formation of electronic end states transforms the density of states and the energy levels within the chains.     

Surface charge--induced ordering of the au(111) surface

Synchrotron surface x-ray scattering (SXS) studies have been carried out at the Au(lll)/electrolyte interface to determine the influence of surface charge on the microscopic arrangement of gold surface atoms. At the electrochemical interface, the surface charge density can be continuously varied by controlling the applied potential. The top layer of gold atoms undergoes a reversible phase transition between the (1 x 1) bulk termination and a (23 x radical3) reconstructed phase on changing the electrode potential. In order to differentiate the respective roles of surface charge and adsorbates, studies were carried out in 0.1 M NaF, NaCl, and NaBr solutions. The phase transition occurs at an induced surface charge density of 0.07 +/- 0.02 electron per atom in all three solutions.     

离子印迹纳米TiO2对Cr（Ⅵ）的吸附特性研究

[目的]研究离子印迹纳米TiO_2对Cr(Ⅵ)的吸附特性。[方法]采用表面离子印迹技术,在醋酸溶液中以重铬酸钾为模板,以壳聚糖为单体,以KH-560为交联剂,在纳米TiO_2表面接枝制备Cr(Ⅵ)印迹聚合物,并通过扫描电镜、静态吸附平衡试验研究聚合物的结构、形貌特征及吸附特性。[结果]铬离子印迹纳米TiO_2对0.30mg/mL的铬溶液在pH2.0、振荡30min、吸附剂用量0.30g时有较好的吸附效果,吸附率可达96.2%。用13mL1.0mol/L的HCl溶液洗脱40min即可将其脱附90%以上。在此优化条件下,印迹和非印迹物的饱和吸附容量分别为47.7和23.5mg/g,印迹物的特异性吸附量为6.92mg/g,最大富集倍数为100倍。样品加标回收率为95.7%~105.2%,RSD为1.90%~5.05%。[结论]Cr(Ⅵ)印迹聚合物具有良好的吸附性能,特异性吸附显著。     

木材表面冷等离子体改性后的时效性研究

采用氮气和氧气2种冷离子体改性木材表面,利用水和二碘甲烷测试不同放置时间下木材表面接触角,根据YGGF方程计算表面自由能及其色散力和极性力。结果表明;经氧气和氮气冷等离子体改性后的木材表面自由能显著提高,1h后测得其表面自由能分别提高54．23％和54．41％;2种等离子体改性后表面自由能都随放置时间的延长逐渐降低,6～10d内活性降低迅速,14～21d后接近于改性前水平;氧气处理后木材表面接触角更小,处理效果更好。