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Ti-MWW分子筛吸附H2O和NH3的结构和振动光谱的密度泛函理论计算

乔溢铭 , 范志琳 , 蒋艳娇 , 李娜 , 董浩 , 贺宁 , 周丹红

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(15)60900-7

Ti-MWW分子筛具有10元环(10MR)孔道体系和12MR超笼以及外表面杯状空穴,在以H2O2水溶液为氧化剂的催化氧化反应中表现出不同于其他钛硅分子筛的特殊溶剂效应和立体选择性.已有的实验和密度泛函理论(DFT)计算研究表明,骨架Ti(IV)可能分布在10MR孔道和12MR超笼中.最近,我们采用DFT计算研究了Ti-MWW分子筛中骨架钛落位,通过比较Ti/Si替代能和红外振动光谱,提出Ti(IV)最可能落位在T1和T3位,并以[Ti(OSi)4]形态存在,显示960 cm–1钛特征振动峰.[Ti(OSi)4]物种水解时Ti–O键发生选择性断裂,生成具有翻转Ti–OH的[Ti(OSi)3OH]物种.由于Ti中心具有Lewis酸性,与配体分子络合后使Ti(IV)的配位状态改变. Ti-MWW分子筛中不同的骨架Ti(IV)落位和形态可能呈现不同的催化选择性.本文应用DFT研究了Ti-MWW分子筛中T1和T3位上不同钛物种与H2O和NH3的吸附作用,考察了其几何结构、吸附能以及红外振动光谱性质,为深入理解骨架Ti(IV)的微观结构及实验红外光谱表征提供参考数据.计算采用36T簇模型,从MWW分子筛晶体结构中分别以T1和T3为中心截取七层骨架原子,末端设为Si–H键并固定为1.46?.结构优化时松弛内部四层骨架原子并固定最外三层骨架原子.所有计算在B3LYP/6-31G(d,p)理论水平完成,计算的吸附能都经过BSSE校正,计算的频率以约化因子0.961校正.所有计算在Gaussian 09软件包完成.计算结果表明,四配位的[Ti(OSi)4]和[Ti(OSi)3OH]物种都能与H2O或NH3分子作用生成三角双锥的五配位络合物. H2O或NH3分子有选择性地进攻Ti–O键的Ti端,形成近乎直线的L–Ti–O键, L–Ti距离可达2.2–2.4?. T1位钛物种的Lewis酸性比T3位的略高.对于[Ti(OSi)3OH]物种, Ti–OH的存在使得Ti(IV)的酸性大大增强,表现出很强的吸附作用.此外,[Ti(OSi)3OH]物种也能通过Ti–OH基团与H2O和NH3形成氢键络合物,但是其吸附能比形成配位络合物的能量更小,说明配体分子更趋向于吸附在Ti中心形成配位络合物.自然键轨道分析表明, Ti(IV)中心的Lewis酸性归因于Ti的空4p轨道接受配体提供的孤对电子,并且属于LUMO+3.所有吸附络合物的特征振动频率分布在两个区域,即钛特征振动区域和羟基振动区域. T1和T3位的[Ti(OSi)4]物种的钛特征振动频率都在960 cm–1,与H2O形成五配位的吸附络合物之后,钛特征振动频率位移到970 cm–1.[Ti(OSi)3OH]物种的钛特征振动频率分别为990 cm–1(T1位)和970 cm–1(T3位),吸附H2O分子后都位移到980 cm–1.相应的NH3吸附络合物的钛特征振动峰频率都高出5 cm–1.分析表明,钛特征振动模式归属于Ti–O–Si键的不对称伸缩振动的协同振动.在羟基伸缩振动区域,气相H2O、末端Si–OH基团以及Ti–OH基团的羟基伸缩振动在3600–3760 cm–1.吸附H2O后,羟基伸缩振动移到3460–3150 cm–1区域.[Ti(OSi)3OH]物种与NH3和H2O形成氢键络合物后,钛羟基的伸缩振动频率分别红移500和1100 cm–1,出现在2700和3200 cm–1区域.吸附分子的O–H和N–H的伸缩振动频率略微蓝移,这反映了Ti物种具有Lewis酸性.

关键词: 密度泛函理论 , 钛硅分子筛 , 络合 , 振动频率 , 红外光谱

磷酸钙骨水泥大孔径多孔组织工程支架的制备及其纤维增强

董浩 , 叶建东 , 王秀鹏 , 杨娟娟

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2007.01007

采用粒子溶出造孔法, 用棒状谷氨酸钠晶体作为造孔粒子, 制备磷酸钙骨水泥多孔支架, 研究了造孔粒子含量和多孔支架孔隙率之间的关系, 并加入甲壳素纤维来改善支架材料的力学性能. 结果表明, 支架材料的孔隙率可达(79.8±2.3)%,孔隙直径100~600μm; 复合纤维后支架的强度提高了3~4倍, 断裂应变显著提高, 可作为非承重部位骨缺损修复的骨组织工程支架材料.

关键词: 磷酸钙骨水泥 , tissue engineering scaffold , fiber reinforcement

烷基硫醇饱和分子结中的电荷输运

董浩 , 邓宁 , 张磊 , 任敏 , 陈培毅

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2007.06.010

利用导电探针原子力显微镜(CP-AFM)构成金属电极/烷基硫醇饱和分子的自组装单分子膜/金属电极的三层结构,研究了该类分子结的电荷输运.利用该结构测量了该分子结的I-V特性.实验结果表明分子结电导随分子长度的增长指数衰减,并且证实隧穿为饱和分子结中的主要电荷传输机制.同时,实验结果表明该分子结存在明显的整流效应,对该饱和分子结的整流特性进行了理论分析.

关键词: 分子电子学 , 烷基硫醇分子 , 自组装 , 隧穿 , 整流

二次冷轧压下率对无取向电工钢薄带磁性能和织构的影响

董浩 , 赵宇 , 喻晓军 , 连法增

钢铁

研究了二次冷轧压下率对无取向硅钢薄带磁性能和织构的影响,结果表明:采用二次冷轧工艺时,55%左右的二次冷轧压下率能够获得磁性能优良的0.2 mm厚无取向硅钢薄带。当二次冷轧压下率高于55%后,成品钢带中对磁性能不利的γ织构组分比例逐渐增强,特别是{111}<112>、{111}<110>织构。采用55%左右的二次冷轧压下率制造能获得{100}面织构和高斯织构比例都较高的产品,其铁损P1.0/400能够降低到10.6 W/kg,同时磁感B50能达到1.68 T。

关键词: 压下率;无取向;磁性能;织构;电工钢

二次冷轧压下率对无取向电工钢薄带磁性能和织构的影响

董浩 , 赵宇 , 喻晓军 , 连法增

钢铁

研究了二次冷轧压下率对无取向硅钢薄带磁性能和织构的影响,结果表明:采用二次冷轧工艺时,55%左右的二次冷轧压下率能够获得磁性能优良的0.2 mm厚无取向硅钢薄带.当二次冷轧压下率高于55%后,成品钢带中对磁性能不利的r织构组分比例逐渐增强,特别是{111}<112>、{111)<110>织构.采用55%左右的二次冷轧压下率制造能获得{100}面织构和高斯织构比例都较高的产品,其铁损P1.0/400能够降低到10.6 W/kg,同时磁感B50能达到1.68T.

关键词: 压下率 , 无取向 , 磁性能 , 织构 , 电工钢

国外电工钢生产技术发展动向

赵宇 , 李军 , 董浩 , 孙颖 , 李波

钢铁

对近年来国外电工钢的生产技术发展做了全面总结,分别阐述了在当前要求节能、降耗、环保的背景下,世界各大钢铁企业对取向硅钢及无取向电工钢制造工艺技术研发的现状,以及在提高产品性能,降低生产成本,提高市场竞争力等方面所取得的技术创新成果.介绍了具有代表性的研发趋势,如薄板坯连铸连轧、双辊薄带铸轧等新工艺.经过不断探索完善以后,这些具有紧凑、高效优势的电工钢生产方式将会得到广泛应用.

关键词: 取向硅钢 , 无取向电工钢 , 薄板坯连铸连轧 , 双辊薄带铸轧

载TiO2海泡石粉体的研制

王长平 , 王琪 , 董浩 , 张辉 , 李计元

硅酸盐通报 doi:10.3969/j.issn.1001-1625.2004.01.007

以海泡石和钛酸丁酯为原料,利用海泡石的离子交换性和吸附性制成载TiO2海泡石粉体.载入TiO2的含量与钛酸丁酯浓度、载入次数等因素有关.结果表明: 试样载入的TiO2的含量随钛酸丁酯浓度的增加和载入次数的增加而增加.

关键词: 海泡石 , TiO2 , 吸附性 , 离子交换

湿热循环对PMI泡沫/3218-1环氧树脂夹层结构性能影响的研究

吴扬 , 董浩 , 段跃新 , 肇研

玻璃钢/复合材料 doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2012.01.006

通过对PMI泡沫/3218-1环氧树脂夹层结构进行湿热处理,测定夹层复合材料的吸湿、脱湿曲线,研究湿热对夹层复合材料的吸湿性能的影响,同时对湿热循环处理前后的夹层复合材料试样进行力学性能和介电性能的测试,以研究湿热循环对两种PMI泡沫/3218-1环氧树脂夹层结构的吸湿性能、力学性能及介电性能的影响.

关键词: PMI泡沫夹心 , 3218-1环氧树脂 , 湿热循环 , 力学性能 , 介电性能

无取向硅钢热轧板常化过程中的织构演变

董浩 , 赵宇 , 喻晓军 , 连法增

钢铁

通过对取向分布函数(ODF)的分析,研究了无取向硅钢热轧板在常化过程中不同厚度位置的织构演变情况。结果表明,热轧板内部在常化过程中发生再结晶,不同位置的织构变化不同,表层处织构变化不明显,各组分混乱分布且强度不高;1/4板厚处热轧板和常化板的高斯织构都比较强,但900 ℃常化后高斯织构强度有所降低;中心层常化前后织构发生明显变化,{111}<112>织构强度增强。

关键词: 织构;常化;热轧板;硅钢;无取向

常化温度对冷轧无取向硅钢薄带磁性能和织构的影响

董浩 , 赵宇 , 喻晓军 , 连法增

钢铁研究学报

研究了常化温度对冷轧无取向硅钢薄带磁性能和织构的影响.结果表明,冷轧无取向硅钢薄带生产过程中采用常化工艺能够降低高频铁损值,在900~950℃温度范围内常化能够降低成品硅钢中γ织构不利组分的强度,同时提高{100}面有利织构的强度.过高温度下常化会使成品晶粒尺寸偏大,导致涡流损耗增加,对冷轧无取向硅钢薄带的磁性能不利.

关键词: 常化 , 无取向硅钢 , 磁性能 , 织构 , 薄带

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