检索结果-南通市图书馆

作者：刘静苑江苏科技大学

学位级别：硕士

铁电材料作为材料科学中的一个重要课题,已被发现广泛应用于非易失性存储器、表面声波器件、热释电红外探测器、能量采集和非线性光学器件中。铁电材料通常是一种热力学结构的相变材料,它在相应温度时可以发生可逆的铁电-顺电相变,从而... 详细信息

铁电材料作为材料科学中的一个重要课题,已被发现广泛应用于非易失性存储器、表面声波器件、热释电红外探测器、能量采集和非线性光学器件中。铁电材料通常是一种热力学结构的相变材料,它在相应温度时可以发生可逆的铁电-顺电相变,从而导致自发极化的出现和消失。目前,环状有机胺被认为是设计相变材料和高性能铁电材料的有力竞争者。在本论文的工作中,基于环丙胺、N-甲基环己胺衍生物和环己胺作为有机配体成功合成了14个有机-无机杂化化合物并对其介电、相变、铁电等相关性质展开研究。(1)以环丙胺为有机配体分别与氯化镉、溴化镉和氯化铜发生反应,得到化合物[CHN]Cd Cl(1)、[CHN]Cd Br(2)和[CHN]Cu Cl(3)。其中,化合物1结晶在四方晶系,P4/ncm空间群,通过差示扫描量热法和介电性能测试证明1分别在220K/209 K和287 K/264 K附近经历两次连续的可逆相变。化合物2同样结晶在四方晶系,P4/ncm空间群并在270 K/259 K处发生可逆相变。介电性能测试表明2在276 K/256 K附近有一对明显的介电异样,进一步证明2为可逆相变化合物。化合物3结晶于单斜晶系,C2/c空间群,未发现相变行为。(2)以N-甲基环己胺衍生物作为有机配体分别与过渡金属卤化物反应得到化合物[CHN]Cu Br(4)、[CHN]Cd Br(5)、[CHN]Co Br(6)、[CHN]Cd Cl(7)、[CHN]Co Cl(8)、[CHN]Cd Br(9)、[CHN]Co Br(10)。化合物4-6均结晶于三斜晶系,P1空间群。通过差示扫描量热法扫描确认,化合物4在356 K/325 K附近发生可逆相变,化合物5在410 K/337 K附近发生可逆相变,化合物6的相变温度达到414 K。通过对阴离子中不同过渡金属元素的的选择证明阴离子对化合物的相变温度可产生影响。化合物7结晶于正交晶系,P222空间群,在高温399 K附近发生相变;8结晶于单斜晶系,P2/n空间群,在429 K/336 K附近发生可逆相变行为;化合物9和化合物10为同系物均结晶于正交晶系P222空间群,其中化合物9在351K/332 K和424 K/356 K处经历两次连续的可逆相变,化合物10在343 K/323 K和455K/369 K处经历两次连续的可逆相变。同时9与7相比,10与8相比发现,卤素原子由Cl原子变为Br原子,相对原子质量增加,相变温度也分别成功提高了25 K和26 K。进一步证明阴离子对化合物的相变温度有影响。(3)以环己胺作为有机配体分别与过渡金属卤化物发生反应,得到两个有机-无机杂化分子铁电体[CHN]Cd Cl(11)、[CHN]Cd Br(12)和两个有机-无机杂化化合物[CHN]Cu Cl(13)、[CHN]Cu Br(14)。化合物11和12为同系物均结晶于立方晶系,Cmc2铁电空间群。通过差示扫描量热法和介电性能测试证明11和12的铁电相变温度分别为368 K和420 K。电滞回线测量测得11的饱和极化值为0.083μC/cm,理论计算得到12的饱和极化值为0.017μC/cm。通过压电力显微镜测试得到的铁电畴、相位滞后曲线和蝴蝶曲线进一步证明了11和12的铁电性能。与11相比,化合物12通过卤素替代,成功将铁电相变温度提高了52 K。化合物13结晶于正交晶系,Pbca空间群,化合物14结晶于正交晶系P222空间群,13和14未发现铁电性能。综上所述,本文通过环丙胺、N-甲基环己胺衍生物和环己胺作为有机配体成功合成一系列有潜力的相变材料,扩大了相变材料的种类也为未来铁电材料器件化提供了可能。

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同方学位论文库评论

基于诱导鸟粪石结晶的船舶生活污水处理及资源回收一体化工艺

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作者：张浩玺江苏科技大学

学位级别：硕士

针对船舶生活污水排放导致的海洋水环境污染问题,结合船舶生活污水和海洋资源特点,本文开发了一种基于诱导鸟粪石结晶的船舶生活污水处理及资源回收一体化工艺(An integrated process for ship domestic sewage treatment and resource ... 详细信息

针对船舶生活污水排放导致的海洋水环境污染问题,结合船舶生活污水和海洋资源特点,本文开发了一种基于诱导鸟粪石结晶的船舶生活污水处理及资源回收一体化工艺(An integrated process for ship domestic sewage treatment and resource recovery based on induced struvite crystallization,SDST-RR),该工艺在净化船舶生活污水的同时,还能以诱导鸟粪石(Magnesium ammonium phosphate,MAP)结晶的形式实现氮、磷、镁资源的同步回收,具有重要的理论意义和实用价值,主要研究结果如下:通过210天不同进水盐度(7个盐度梯度分别为:1.85 g/L、2.85 g/L、3.85 g/L、4.85 g/L、5.85 g/L、6.85 g/L和7.85 g/L)的驯化后,工艺活性污泥单元在7.85 g/L进水盐度条件下可实现稳定的污染物去除效率(COD、NH-N、TN和TP去除率分别为～93.42%、～72.32%、～67.61%和～41.35%)。扫描电子显微镜(SEM)和微生物胞外聚合物(EPS)测试结果表明,活性污泥系统中杆菌数量随着盐度的提升而提升,并且微生物在高盐度胁迫下会分泌更多EPS自我保护。基于16S r RNA的高通量测序分析结果显示,随着盐度的提升,活性污泥系统中耐盐脱氮除磷功能菌(Propionibacterium、Nitrospira和Thermomonas等)的占比逐渐升高。耦合诱导MAP结晶单元可显著提高SDST-RR工艺对氮磷的去除效果。实验采用斜发沸石作为诱导MAP结晶晶种,温度改性和盐浸渍改性均可以提高沸石对氮磷的去除效率,比表面积(BET)结果表明经过400℃和3M Mg Cl混合改性后的沸石比表面积增大。以改性斜发沸石为晶种,对诱导MAP结晶反应器进行优化,在曝气量为400 L/h、晶种投加量为60 g/L的条件下结晶反应器对氮、磷回收效率分别为66.88%和91.04%。扫描电镜能谱分析(SEM-EDS)和X-射线衍射(XRD)结果表明在改性后的沸石表面形成鸟粪石结晶,表明耦合诱导MAP结晶单元的SDST-RR工艺具有较大的氮磷回收潜力。对SDST-RR工艺水力停留时间(HRT)进行优化,结果表明:在HRT 20 h时,出水COD、NH-N、TN和TP浓度分别为～34.73 mg/L、～4.31 mg/L、～10.07 mg/L和～0.21 mg/L。适当增加HRT可使生物反应单元中悬浮或者附着的微生物处理有机物的效率上升;同时也有利于MBR膜强制截留更多的溶解性大分子与悬浮物。随后考察了不同碳氮比(C/N)和氮磷比(N/P)的进水条件下对工艺稳定运行性能的影响,结果表明:在C/N 7.80～9.81、N/P 7.27～10.90时,工艺运行效果最佳(出水COD、NH-N、TN和TP的浓度分别为34.62±6.07 mg/L、3.56±2.01 mg/L、8.75±3.11mg/L和0.11±0.10 mg/L),出水满足《船舶水污染物排放控制标准》(GB3552-2018)中船舶生活污水污染物排放限值和IMO.MEPC 227(64)决议要求。实验结合跨膜压差(TMP)、扫描电子显微镜-元素分析能谱(SEM-EDS)和傅立叶转换红外线光谱(FT-IR)测试手段对耦合前后工艺中膜生物反应器(MBR)表面污染物进行探究,结果发现:诱导MAP结晶单元的耦合会给工艺引入大量的无机盐和MAP微晶,导致无机沉淀物质在膜表面形成泥饼层造成膜堵塞,使得膜渗透性下降以及TMP增大;FT-IR和SEM-EDS测试结果表明,膜污染程度会随着进水盐度的升高而增大,膜污染物质中蛋白质(PN)和多糖(PS)的含量在7.85 g/L的盐度条件下最高,并且膜丝表面出现明显的盐析颗粒和微晶颗粒。

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同方学位论文库评论

高相变温度分子基材料的构筑及其铁电、介电性质研究

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作者：佟亮江苏科技大学

学位级别：硕士

铁电体在存储器、传感器、压电器件、光伏器件等众多高新技术领域中具有广阔的应用前景。目前国内外对铁电材料的研究主要集中在钙钛矿型(ABO)陶瓷铁电体。陶瓷材料虽然性能好却含重金属,还存在密度大、重污染、生产耗能高、矫顽场高等... 详细信息

铁电体在存储器、传感器、压电器件、光伏器件等众多高新技术领域中具有广阔的应用前景。目前国内外对铁电材料的研究主要集中在钙钛矿型(ABO)陶瓷铁电体。陶瓷材料虽然性能好却含重金属,还存在密度大、重污染、生产耗能高、矫顽场高等不足。在此背景下,分子铁电材料具有结构多样、性能调控容易、成膜成本低、可降解等多种优势,是当前铁电材料的研究热点和发展趋势之一。但目前发现的许多分子基铁电材料居里温度明显低于环境温度,使其在室温条件下处于顺电相,自发极化消失,这无疑成为其在实际应用领域的瓶颈之一。本论文的工作以寻找高居里温度(T)分子基铁电材料为目标,围绕影响分子铁电相变温度关键因素,以精准修饰的准球形有机胺阳离子为构筑单元,根据“动量匹配”原理,通过调控分子晶体中阴阳离子间的相互作用,获得具有高居里温度分子铁电体。本文通过分子设计,构筑了一系列高相变温度的有机-无机杂化材料并对其铁电、介电等性质进行了研究。第三章:通过对准球形有机阳离子dabco合理的设计来保持原有极性结构,得到了三个化合物。[n-Budabco]CoCl(1)[n-Budabco]CoBr(2)[n-Budabco]CoI(3)通过变温X射线单晶衍射仪和差示扫描量热法(DSC)确定三个化合物都是可逆相变材料,DSC扫描结果表明化合物1,2和3分别在215 K,218 K和249.5 K时发生相变。三个化合物在296 K时都结晶于正交晶系,Pca2空间群;在100 K时都结晶于单斜晶系,P2空间群。通过TG-DSC联用和变温粉末XRD测试证明化合物[n-Budabco]CoBr(2)能在603 K以下保持稳定的极性结构。通过P-E电滞回线和铁电畴观测,充分验证了铁电性。在已报道的分子铁电体中,能在如此高的温度依然保持铁电性是很少见的。这项工作不仅丰富了高温铁电体,而且还为设计高居里温度铁电体提供了思路。第四章:受到二维稀土双钙钛矿铁电体AMM(NO)的启发,合成出一系列具有高温相变的有机-无机杂化二维分子晶体。[CHN]EuNaNO[NO](4),[CHN]SmNa(NO)[HO](5)[CHN]EuK(NO)O(6),[CHN]Sm K(NO)O(7),[CHN]KTbNOH[NO](8),[CHN]Rb EuO(NO)(9)通过X射线单晶衍射测得化合物4-9都为二维层状结构,DSC测试证明得到的化合物存在可逆的结构相变。通过将化合物4中的碱金属Na替换为K得到化合物6,相变温度提升了41 K,进一步增加碱金属半径,将K替换成Rb得到化合物9,相变温度再次提升了35 K。通过Hirshfeld表面计算,证实了无机组分的调节对相变温度的提升起到了关键作用。证实了本章通过对无机骨架的设计,调控各组分间作用力,进而提升了化合物的相变温度的方法是较为成功的。此外,由于稀土元素的引入,使化合物还具有优异的光致发光性能。此工作的合成方法,在设计合成多功能有机-无机杂化材料方面,提供了一种新的设计方案。第五章:以dabco衍生物为阳离子,与高铼酸根阴离子组装,得到四个化合物。[Me-dabco][ReO](10)[Et-dabco][ReO](11)[Pr-dabco][ReO](12)[Bu-dabco][ReO](13)通过DSC扫描和介电测试证明了化合物12和13在较高温度发生相变,最高相变温度分别为377 K和392 K。结构相变导致的化合物12的介电异常呈阶梯状,且多次升降温循环后依然能保持良好的开关稳定性。通过Hirshfeld表面计算,分析证明对有机阳离子的修饰,增强了分子间的作用力,提高了相变能垒,进而提升了系列化合物的相变温度。本章工作证明了通过阳离子的合理修饰,调控化合物相变温度的方法也是切实可行的。

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基于高对称性胺的分子铁电体的设计及性质研究

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作者：李俊毅江苏科技大学

学位级别：硕士

铁电体因其出色的介电性,压电性,铁电性和非线性光学性能在信息存储,红外探测和光学器件等领域得到了广泛的应用。其中,无机陶瓷材料BTO和PZT由于其出色的铁电性和机械强度在相关领域占据了主导地位。然而,在高温烧结上述无机陶瓷材料... 详细信息

铁电体因其出色的介电性,压电性,铁电性和非线性光学性能在信息存储,红外探测和光学器件等领域得到了广泛的应用。其中,无机陶瓷材料BTO和PZT由于其出色的铁电性和机械强度在相关领域占据了主导地位。然而,在高温烧结上述无机陶瓷材料的过程中,不可避免地会释放有毒有害的重金属元素。分子基铁电材料因其结构可调和易于制备的特点在近些年得到了快速的发展,有望解决日益严重的能源环境问题并成为无机铁电材料的有力补充。在有机-无机杂化铁电材料的设计中,除了构筑极性的晶体结构外,如何提高铁电相变温度,增加极轴的数量以及实现铁电体的多功能化成为了新的挑战。通过精准的分子设计和晶体工程,本论文合成了三个有机-无机杂化铁电体,通过一系列表征手段对其铁电性及其他物理性质进行探讨研究。(1)第二章中,以准球型分子三乙烯二胺(dabco)为构筑单元,以dabco作为桥连配体,在一个氮原子上引入有机取代基甲基,氟甲基和乙基,在另一个氮原子上引入金属卤化物碘化锌。在引入乙基实现了晶体对称性的较大改变后进行了H/F替换,晶体结构由中心对称结构转变为非中心对称的极性结构。热力学分析,变温倍频以及变温粉末X射线衍射确定了其相变温度和结构特征。通过Hirshfeld表面分析确定F原子所导致的较强的分子间作用力和较重的碘原子是导致高相变温度的原因。电滞回线测试和PFM测试确定了其多极轴铁电性,符合Aizu符号4/mmm Fmm2的特征。综上,我们成功地设计合成了具有最高相变温度(T=540 K)的多极轴分子铁电材料[FEtdabco]Zn I3。(2)第三章中,通过将精准修饰过的准球型分子[RQ](R=H,Me,Et,FEt,Q=quinuclidine)引入具有高效光致发光性能的AMn Br体系中。精准的分子修饰不仅实现了由中心对称结构向极性结构的转变,诱导出了高温铁电性(T=378 K,P=1.8μC/cm),而且调控了Mn…Mn之间的距离进而将光致发光量子产率PLQY从38.7%增加到了83.65%。该工作为高效设计具有出色光发射性能的铁电体提供思路。(3)第四章中,通过修饰无机骨架,将相对较轻的Cl/Br原子替换为相对原子质量更大的I原子,成功地降低了晶体的无序程度。相对有序的状态有利于增强F原子导致的较强的分子间作用力。[FEt Q]Co I在室温下结晶极性的mm2点群,在383 K经历了Aizu符号为4/mmm Fmm2的铁电-顺电相变。用其阶梯状的介电异样证实其具有作为介电开关材料的可能。通过紫外分析以及理论计算研究了其能带结构,证实其为E=3.25 eV的直接带隙半导体。综上所述,本文通过合理的分子修饰,综合考量有机无机组分的性质,对具有出色铁电性的分子铁电材料的设计及其性质进行了研究探讨。铁电性之外的物理性质的引入及有效调控有利于推动有机无机杂化铁电材料的多功能化,为未来分子铁电材料的器件化提供了可能。

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三乙烯二胺衍生物诱导合成分子基相变材料及其介电性质的研究

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作者：曹星星江苏科技大学

学位级别：硕士

相变总是伴随着热容量的改变,分子或离子的运动,以及结构和电物理性质的改变。合成设计新颖的分子基相变材料,不仅是寻找新颖的物理性质,更是为了更好的研究结构与物理性质之间的关系。为了寻找新型相变材料,我们在阅读大量相关文献的... 详细信息

相变总是伴随着热容量的改变,分子或离子的运动,以及结构和电物理性质的改变。合成设计新颖的分子基相变材料,不仅是寻找新颖的物理性质,更是为了更好的研究结构与物理性质之间的关系。为了寻找新型相变材料,我们在阅读大量相关文献的基础上,选取高对称性三乙烯二胺配体(Dabco)作为初级配体,并对其进行化学修饰合成了三种基于Dabco的季铵盐,并以其为构筑单元合成八种新颖的相变化合物,并对其相变前后分子结构差异、相变温度以及介电性质进行了研究。1.以[CHCH-Dabco]·Br配体为构筑单元,通过溶液的缓慢挥发,与过渡金属离子Zn和Co自组装得到三个具有高介电常数、低介电损耗的金属-有机配位可逆相变化合物:[CHCH-Dabco H][ZnCl](1);[CHCH-DabcoH][CoCl](2);[CHCH-DabcoH][ZnBr](3);通过变温X射线单晶衍射仪和差示扫描量热法(DSC)确定三个化合物都是可逆相变材料;变温粉末XRD进一步确定了化合物相变的发生,并且对三个化合物的介电性质进行了研究,在相变点附近有着明显的介电异样,证明三个化合物都是可逆相变介电材料。DSC扫描结果表明化合物1,2和3分别在241K,257 K和215 K时发生相变。变温单晶结构分析表明三个化合物是同系物,室温相化合物结晶在正交晶系Pnma空间群,低温相结晶在单斜晶系P21/c空间群。Dabco环的扭曲以及晶胞内分子位置的改变是导致相变发生的主要原因。2.以[(CH)CH-Dabco]·Br配体为构筑单元,分别与四氟硼酸钠和高氯酸通过溶液挥发法自组装得到两个有机分子离子基化合物:[(CH)CH-DabcoH][Na(BF)](4);[(CH)CH-DabcoH][2ClO](5);通过变温X射线单晶衍射仪和差示扫描量热法确定化合物4是可逆相变材料。DSC扫描结果表明化合物4在176 K左右时发生相变,通过在不同温度时的结构模拟XRD对比确定其发生了结构相变。变温单晶结构分析确定在不同温度时的结构,其250 K时结晶在六方晶系P63空间群,123 K时结晶在单斜晶系P21/c空间群,同时在相变点附近有并未观察到明显的介电异样,初步判断可能是分子小角度的转动介电响应相对较弱不易被观察到。Dabco环的扭曲以及分子内氢键的变化是导致相变发生的主要原因。3.以[CH(CH)-Dabco]·Br配体为构筑单元,分别与过度金属离子M(M=Zn,Co,Ni)通过溶液挥发法自组装得到四个金属-有机相变化合物:Zn[CH(CH)-Dabco]ClBr(6);Co[CH(CH)-Dabco]Cl2.6Br0.4(7);Ni[CH(CH)-Dabco]ClBr(8);Zn[CH(CH)-Dabco]Br(9);通过变温X射线单晶衍射仪和差示扫描量热法确定四个化合物都是可逆相变材料;通过在不同温度时的结构模拟XRD对比确定其发生了结构相变。DSC扫描结果表明化合物6,7,8和9分别在186 K,199 K,192 K和194 K左右发生相变。变温单晶结构分析确定在不同温度下的结构表明四个化合物是同系物,室温相化合物结晶在正交晶系Pca21空间群,低温相结晶在单斜晶系P21空间群。CH(CH)-Dabco配体末端两个碳原子的无序以及Dabco环的扭曲是导致相变发生的主要原因。同时对四个化合物的介电性质进行了研究,化合物7在相变温度附近观察到可逆介电异样。

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基于奎宁环衍生物诱导合成分子基相变化合物及其性质研究

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作者：邓思雨江苏科技大学

学位级别：硕士

高性能铁电、介电相变材料是一类在航天、军事和制冷设备等诸多领域具有良好应用前景的功能材料。目前对于具有高性能铁电、介电性质的分子基相变材料的研究和开发应用仍处于发展阶段。为了寻找新型具有铁电、介电性质的相变材料,我们... 详细信息

高性能铁电、介电相变材料是一类在航天、军事和制冷设备等诸多领域具有良好应用前景的功能材料。目前对于具有高性能铁电、介电性质的分子基相变材料的研究和开发应用仍处于发展阶段。为了寻找新型具有铁电、介电性质的相变材料,我们在阅读大量相关文献的基础上,对高对称性杂环配体1-氮杂二环[2.2.2]辛烷的氮原子进行化学修饰,合成了三种基于奎宁环配体的季胺盐。以三种季胺盐为模板,制备了八个有机-无机杂化分子基相变化合物,对其相变温度、相变前后的分子结构以及铁电、介电、荧光性质等进行了研究。1.以[(CH)CH-CHN]·Br配体为构筑单元,分别与Co Br、Mn Br、Mn Cl和Zn Br通过溶液法培养晶体,得到四个分子基相变化合物:[(CH)CH-CHN]Co Br(1);[(CH)CH-CHN]Mn Br(2);[(CH)CH-CHN]Mn Cl(3)和[(CH)CH-CHN]Zn Br(4)。通过DSC和变温单晶结构测试确定了四个化合物均发生了结构相变,相变温度分别是228 K、226 K、236 K、230 K。变温单晶结构分析表明这四个化合物是同系物,低温相均结晶在单斜晶系中的Cc(No.9)非中心对称空间群,室温相均结晶在单斜晶系中的C2/c(No.15)中心对称空间群,奎宁环的扭曲导致了相变的发生。根据介电测试结果发现它们在相变点附近存在介电异样,且化合物1具有铁电性质,它的饱和极化值为0.67μC/cm,剩余极化约为0.19μC/cm。此外,还研究了化合物1、2和3的变温倍频效应,测试结果表明三个化合物都具有倍频响应。荧光测试结果表明化合物2和3在室温下能发出绿色荧光。2.以[CH-CHN]·Br配体为构筑单元,分别与Co Br和Mn Br反应通过溶液法自组装得到两个相变化合物:[CH-CHN]Co Br(5)和[CH-CHN]Mn Br(6)。DSC测试结果表明化合物5和6分别在273 K和277 K附近发生了结构相变。通过变温X射线单晶衍射仪测试分析晶体结构确认了这两个化合物为同系物。室温相均结晶在正交晶系Pnma(No.62)空间群,低温相均结晶在正交晶系P222(No.19)手性空间群。降温过程中,两个化合物晶胞参数中a和b的数值发生了互换。化合物5和6还具有良好的介电性能,且介电损耗较小。3.以[CH(CH)-CHN]·Br配体为构筑单元,分别与Co Cl和Zn Cl反应通过溶液法得到两个相变化合物[CH(CH)-CHN]Co Cl(7)和[CH(CH)-CHN]Zn Cl(8)。通过DSC测试确定了两个化合物在升温-降温模式下发生了可逆相变,化合物7和8的相变温度分别是329 K和328 K。变温单晶结构分析表明化合物7从室温相的P4空间群转变到高温相的P422空间群,化合物8则是从室温相的P4空间群转变到高温相的P422空间群。通过对两个化合物的介电性质研究,发现这两个化合物都在相变温度附近经历了介电突变,介电常数较大。这表明化合物7和8作为可逆相变材料的同时还能够成为可调介电材料。

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烯烃-铜(Ⅰ)配合物合成、表征及其荧光性质研究

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作者：赵文勇江苏科技大学

学位级别：硕士

稳定的烯烃-铜(I)配合物有很多有趣的物理性质,例如荧光、铁电、介电、手性拆分及电化学性质等。烯烃-铜(I)配合物的制备需要无氧环境,制备难度较高。在查阅大量的文献的基础上,通过对杂环有机化合物2,5-二甲基哌嗪、1,4-二(2H-四唑-5-... 详细信息

稳定的烯烃-铜(I)配合物有很多有趣的物理性质,例如荧光、铁电、介电、手性拆分及电化学性质等。烯烃-铜(I)配合物的制备需要无氧环境,制备难度较高。在查阅大量的文献的基础上,通过对杂环有机化合物2,5-二甲基哌嗪、1,4-二(2H-四唑-5-基)苯和1-乙烯基咪唑进行修饰,合成得到一系列含有烯烃官能团的配体,使用耐压Pyrex玻璃管,真空泵抽除管中空气,密封,从而获得真空环境,并在溶剂热条件下分别与CuX(X=Cl,Br,I)反应,得到6个烯烃-铜(I)配合物和3个含氮杂环配合物。通过X-射线单晶衍射仪对其进行结构表征,并研究配合物荧光、介电等物理性质。1.以1,4-二烯丙基-2,5-二甲基哌嗪配体(DADMP)为构筑单元,分别与CuCl、CuBr反应得到三个烯烃-铜(I)配合物:[CuCl(DADMP)](1);[CuBr(DADMP)](2);[CuBr(DADMP)](3);通过X-射线单晶衍射仪对它们晶体结构进行表征。配合物1的配位环境显示,配体DADMP分子结构中的2,5-二甲基哌嗪环呈椅式构象,两侧的烯丙基C=C双键均与Cu(I)离子配位成键,而哌嗪环上的N原子未参与配位,配合物1中的一价Cu离子存在三种不同配位方式。配体通过连接一维铜簇链形成二维平面结构。配合物2中,DADMP配体分子存在两种不同配位方式,其中一个DADMP分子两端的双键以及哌嗪环上的两个N原子均和一价铜离子配位;另一分子的配体中的双键与一价铜离子配位,而分子中的N原子被质子化,未参与配位。一维铜链通过两种不同配位方式的DADMP配体连接形成二维平面结构。配合物3中,配体中的双键以及哌嗪环上的N原子均和亚铜离子配位,形成二维层状结构。介电测试显示,配合物1和3的介电常数随温度升高逐渐增大。荧光测试表明,配合物1和3分别发黄色荧光和绿色荧光。2.以1-(4-乙烯基苄基)-2,5-二甲基哌嗪配体(DMVBP)为构筑单元,分别与CuCl、CuBr反应得到两种烯烃-铜(I)配合物:[CuCl(DMVBP)](4);[CuBr(DMVBP)](5);通过X-射线单晶衍射仪对它们晶体结构进行表征。配合物4的配位环境显示,配体DMVBP分子结构中的2,5-二甲基哌嗪环呈椅式构象,单侧的4-乙烯基苄基C=C双键以及哌嗪环上的N原子均和Cu(I)离子配位。配合物5中的一价Cu离子存在两种配位方式,配体通过铜簇连接形成一维链状结构。配合物4和5的配位环境类似,配合物5中的一价Cu离子存在两种配位方式,配体通过铜簇连接形成一维链状结构。荧光测试表明,配合物4和5均发绿色荧光。3.以1,4-二(2-烯丙基-2H-四唑-5-基)苯配体(BATB)为构筑单元,与CuBr反应得到一个三维的烯烃-铜(I)配合物:[CuBr(BATB)](6);通过X-射线单晶衍射仪对它们晶体结构进行表征。配合物6的配位环境显示,配体BATB两侧的烯丙基C=C双键以及1,4-二(2H-四唑-5-基)苯环上的N原子均和Cu(I)离子配位。配合物6的一价Cu离子存在三种配位方式,Br原子作为桥键,桥连一价Cu离子,从而形成二维平面结构。配体通过铜簇连接形成三维网状结构。荧光测试表明,配合物6发橘红色荧光。4.以1-乙烯基咪唑(VMZ)配体为构筑单元分别与CuX(X=Cl、Br、I)反应得到三个含氮杂环配合物:[CuClO(VMZ)](7);[CuBr(VMZ)](8);[CuI(VMZ)](9);通过X-射线单晶衍射仪对它们晶体结构进行表征。配合物7的配位环境显示,配体1-乙烯基咪唑环上的N原子和二价Cu配位,配合物7的二价Cu离子存在一种配位方式。配合物8的配位环境显示,配体1-乙烯基咪唑环上的N原子分别和一价与二价Cu离子配位,配合物8的一价与二价Cu离子存在六种配位方式,呈现中心对称结构。配合物9的配位环境显示,配体1-乙烯基咪唑环上的N原子和一价Cu离子配位,配合物9的一价Cu离子存在一种配位方式。上述配合物中,配体一侧的乙烯基未参与配位。荧光测试表明,配合物7、8和9分别发紫色荧光、蓝色荧光和红色荧光,可作为潜在的发光材料。

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同方学位论文库评论

P2-Na0.71Co0.96O2钠离子电池正极材料的优化及其电化学性能研究

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作者：王建刚江苏科技大学

学位级别：硕士

目前,锂离子电池已经广泛应用于人们的生产生活中,但是锂资源匮乏、分布不均匀导致在未来无法更好地满足人们的需求。所以,类似锂离子电池充放电机理的钠离子电池受到研究者的关注。众所周知,正极材料是决定钠离子电池性能的关键材料。... 详细信息

目前,锂离子电池已经广泛应用于人们的生产生活中,但是锂资源匮乏、分布不均匀导致在未来无法更好地满足人们的需求。所以,类似锂离子电池充放电机理的钠离子电池受到研究者的关注。众所周知,正极材料是决定钠离子电池性能的关键材料。研究较多的正极材料包括过渡金属氧化物、聚阴离子化合物、普鲁士蓝类等。其中,过渡金属氧化物能量密度高、种类多、合成工艺简单,是最有潜力的正极材料。此类材料在嵌钠/脱钠的过程中仍然存在不可逆相变过程,导致电极材料晶体结构坍塌。为解决上述问题,本文通过不同方法对P2-NaCoO(NCO)电极材料进行电化学性能提升,并进行一系列构效关系研究。具体研究内容如下:(1)本章使用一种蔗糖辅助燃烧方法,以蔗糖为燃料,Co(NO)?6HO为钴源,NaCO为钠源,合成P2-NaCoO正极材料。该材料具有较大的晶胞体积和晶面间距,作为钠离子电池电极可以提供高且稳定的可逆容量。蔗糖含量可以调节燃烧放热程度,从而获得具有不同层间距的NaCoO。晶体结构和电化学性能分析证明,当原料中蔗糖的比例约为10%时,表现出最优的电化学性能。NaCoO的最高放电容量为113.40mAhg,300次循环后,放电容量稳定在89.20mAhg,库仑效率接近100%(容量保持率达78.60%)。NaCoO优异的电化学性能归因于蔗糖辅助燃烧能够扩大NaCoO的晶面间距,从而拓宽了钠离子的传输通道。(2)采用高温固相法,通过在NaCoO中使用Ti取代部分Co制备NaCoTiO(x=0、0.057、0.073、0.09)正极材料。通过XRD Rietveld精修得出,随着掺杂Ti含量的增加,晶胞数据在变大,晶体体积也变大。当其作为正极材料进行电化学测试表现出良好的性能。Ti的掺杂能够获得较为光滑的循环伏安曲线,说明Ti有效的缓解了充放电过程中的复杂相变,提升了电化学性能。当x=0.073时,NaCoTiO表现出最好的电化学性能。在大电流密度1000mAg下首圈放电比容量为105.60mAhg,在1000个循环后衰减至71.70mAhg,容量保持率为67.90%。(3)以ZIF-67氧化处理得到的CoO为钴源,无水碳酸钠为熔盐,通过高温固相法制备NaCoO正极材料。使用XRD、SEM分别对材料进行物相及形貌表征。通过电化学性能测试NaCoO正极材料表现出较高的初始容量(在100mAg电流密度下,初始放电比容量高达126.30mAhg)。电化学动力学得出NaCoO正极材料具有较大Na扩散系数,但由于颗粒尺寸不均一电极材料的循环性能较差。

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双苯并咪唑类金属配合物合成、表征和性质研究

引用

作者：贾强强江苏科技大学

学位级别：硕士

金属配合物由于其配位方式的灵活性,表现出结构的多样性,拓扑结构的新颖性以及应用范围的广泛性而备受关注。合理的配体选择在应用方面尤为重要,我们通过设计并合成了四种双苯并咪唑配体,并引入不同的芳香羧酸,通过溶剂热法/溶剂挥发法... 详细信息

金属配合物由于其配位方式的灵活性,表现出结构的多样性,拓扑结构的新颖性以及应用范围的广泛性而备受关注。合理的配体选择在应用方面尤为重要,我们通过设计并合成了四种双苯并咪唑配体,并引入不同的芳香羧酸,通过溶剂热法/溶剂挥发法与不同的过度金属配位合成了九个双苯并咪唑类金属配合物。通过单晶X射线衍射,粉末X射线衍射以及红外光谱对配合物进行结构分析,并研究了配合物化学结构的热稳定性,介电性质和荧光性质。并讨论了不同构型下的有机配体对配合物性能的影响。(1)利用双苯并咪唑配体(HMBIM)与过渡金属在不同条件下构筑了三个金属配合物。其中配合物1,2和3均为零维单分子结构,有趣的是,在配合物1和2中有机配体中的亚甲基被氧化为羰基,中心碳原子有最初的sp杂化转变为现在的sp杂化,进而增加了分子的环外共轭效应。而在配合物3中,亚甲基通过去氢氧化形成了碳碳双键,并通过理论计算验证了碳碳双键形成的可能性,这可能成为一种新颖的碳碳双键的合成的方法。(2)利用半刚性双苯并咪唑(BMB)与过渡金属反应得到了四个金属配位聚合物。其中配合物4为一维(1D)链状结构,且存在两条互为手性的链;配合物5,6和7均为三维(3D)MOFs(Metal organic frameworks,MOFs)结构。有趣的是,半刚性苯并咪唑配体由于其独特的结构,在不同的配合物中表现出了顺式和反式结构。在配合物4中表现出反式结构,在配合物5中表现顺式结构,在配合物6和7中表现出既有顺式也有反式结构。并通过计算分子占据轨道进行了研究。(3)利用双苯并咪唑衍生物(BBIM-2A)和柔性苯并咪唑(HEBIM)与过渡金属构筑了两个配合物。其中配合物8为二维面状结构,遗憾的是,中心铜原子并未与烯丙基配位形成烯烃-铜结构;配合物9为一维链状结构,由于配体的独特结构加上对苯二甲酸的调控形成了类似于配合物4一样互为手性的两条链。本文通过设计,修饰以及合成了四个双苯并咪唑配体,并通过与过度金属构筑了9个配合物,对其结构进行了表征,热稳定性,介电性质以及荧光性质进行了相关的研究。

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生物质多孔活性炭的制备及其VOCs吸附性能研究

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作者：沈旭华江苏科技大学

学位级别：硕士

钢铁行业是我国的支柱产业之一,其面临着高污染等问题。近年来,国家出台了一系列新规整改钢铁行业的污染排放,其中VOCs减排是其中的一项重要内容。研究高效VOCs减排技术是国家的迫切需求。目前在VOCs治理技术中,吸附技术是目前最有效且... 详细信息

钢铁行业是我国的支柱产业之一,其面临着高污染等问题。近年来,国家出台了一系列新规整改钢铁行业的污染排放,其中VOCs减排是其中的一项重要内容。研究高效VOCs减排技术是国家的迫切需求。目前在VOCs治理技术中,吸附技术是目前最有效且经济安全的技术。该项技术的核心是高效吸附剂。本文通过使用低值生物质废弃物,开发了一系列高性能VOCs吸附剂,具体内容如下:(1)玉米芯衍生活性炭开发通过改进玉米芯衍生活性炭的活化过程,以KOH为活化剂,废弃玉米芯为原料,采用化学活化法制备出高性能玉米芯衍生活性炭(CC)。利用XRD,SEM,TGA,气体吸附仪等表征手段,对制备的系列产品进行了表征,同时对所有的吸附剂进行了性能测试,经过比较从而筛选出最优的合成工艺参数。其中活化温度为850℃,碱炭比(KOH的质量与原料的质量之比)为4时的样品在常温下对苯和甲苯的吸附量分别达到10.9 mmol/g和9.28 mmol/g,远远高于普通工业活性炭。随后,利用DIH方程预测了吸附剂在水蒸气存在的情况下的吸附选择性。最高分别为CH/HO(g)(18.74)和CH/HO(g)(24.56)。表明该材料存在一定的应用潜力。(2)高性能香蕉皮衍生活性炭开发尽管玉米芯衍生活性炭的吸附能力有一定的提升,但是它的吸附能力仍然不够高,且所用的活化温度较高,对碱的使用较大,容易造成碱的浪费。因此本章利用化学活化法,以废弃香蕉皮为原料,通过精确控制合成过程及条件,最终活化温度为800℃,碱炭比为3.5时得到的最佳香蕉皮衍生活性炭(BC3.5-800)拥有目前为止所报道过的香蕉皮衍生活性炭中最大的比表面积(3746.5 m g))和孔隙体积(2.5 cm g)。在前一章的基础上,对该吸附剂进行了更为详细完整的一系列性能测试,首次进行了对活化剂引入的过程的对比实验,即分别采用浸渍法和研磨法引入活化剂氢氧化钾制备目标吸附剂来探索最佳合成条件。最终结果表明以浸渍法得到的BC3.5-800在25℃的饱和蒸气压下对苯和甲苯拥有最高的吸附能力,创造了近年来的吸附记录(分别为27.55 mmol/g和23.82 mmol/g)。利用DIH方程预测了BC3.5-800对CH/HO(g)(189)和CH/HO(g)(153)的最高吸附选择性。如此高的吸附选择性表明该材料具备对VOCs进行实际处理的能力。(3)高性能甘蔗渣衍生活性炭开发前两章针对活化温度及碱炭比进行了非常完整的实验及性能测试,取得了非常好的成果。但在实际操作中,碳化方式及KOH引入方式对吸附剂的性能也会造成较大影响。因此,本章以甘蔗渣为原料,以KOH为活化剂,采用化学活化法制备了甘蔗渣衍生活性炭吸附剂(BC)。与前两章研究内容不同,本章将活化温度控制为800℃,碱炭比为4,首次研究了预碳化方法(高温碳化和水热碳化)及预碳化样品和KOH的混合方式(浸渍法和研磨法)对吸附剂的物理结构参数和吸附能力的影响。结果表明以水热碳化及研磨法结合得到的样品BC-1对苯和甲苯在常温下的吸附量最高且远远高于工业活性炭。利用DIH方程预测了了CH/HO(g)(61.22)和CH/HO(g)(189.33)的最高吸附选择性,该材料对甲苯在水汽环境下的选择性远高于苯在水汽环境下的吸附选择性。本章研究表明碳化方法及活化剂引入方式也会对生物质活性炭的性能产生一定的影响。

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