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萤火虫氧化荧光素及其衍生物的电子结构和光物理性质

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高等学校化学学报 2014年第3期35卷 564-569页

作者：闵春刚冷艳杨喜昆黄绍军任爱民昆明理工大学分析测试研究中心昆明650093 昆明理工大学化学工程学院昆明650093 吉林大学理论化学研究所理论化学计算国家重点实验室长春130021

通过密度泛函理论(DFT)的MPW3PBE泛函,对萤火虫生物发光底物氧化荧光素及其衍生物进行了结构全优化.计算了其电离能、电子亲和势、空穴抽取能、电子抽取能、空穴和电子重组能,并评估了其空穴和电子传输能力.采用含时密度泛函理论(TD-DFT... 详细信息

通过密度泛函理论(DFT)的MPW3PBE泛函,对萤火虫生物发光底物氧化荧光素及其衍生物进行了结构全优化.计算了其电离能、电子亲和势、空穴抽取能、电子抽取能、空穴和电子重组能,并评估了其空穴和电子传输能力.采用含时密度泛函理论(TD-DFT)//MPW3PBE/6-31+G(d)方法计算了吸收光谱,优化了最低单重态S1,研究了其荧光光谱,进而考察了具有较高发光效率的氧化荧光素作为有机发光二极管(OLED)材料的可能性.计算结果表明,氧化荧光素及其衍生物可以同时作为电子传输层和发光层材料.

关键词：萤火虫氧化荧光素密度泛函理论电子传输重组能发射光谱

大环炔基噻吩衍生物的结构和UV-Vis光谱的理论研究

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高等学校化学学报 2010年第3期31卷 553-558页

作者：黄双任爱民李卓赵杨闵春刚吉林大学理论化学研究所理论化学计算国家重点实验室长春130023

用DFT和TDDFT方法对大环炔基噻吩衍生物的结构和UV-Vis光谱进行了理论研究.对分子不同的对称性结构(C1,C5,C5v)进行了优化,得到了稳定的几何构型.以优化构型为基础计算了分子的UV-Vis光谱,结果表明,C5,C5v对称性下丁基取代的分子构型(C[... 详细信息

用DFT和TDDFT方法对大环炔基噻吩衍生物的结构和UV-Vis光谱进行了理论研究.对分子不同的对称性结构(C1,C5,C5v)进行了优化,得到了稳定的几何构型.以优化构型为基础计算了分子的UV-Vis光谱,结果表明,C5,C5v对称性下丁基取代的分子构型(C[3T_DA]5-Bu)都是较稳定的;当分子构型具有C5对称性时,得到的光谱数据与实验值符合的较好.对于大环噻吩C[3T_DA]5衍生物,性质相同取代基的体积大小及分子对称性都将影响结构的稳定性.

关键词：含时密度泛函理论对称性紫外可见光谱

硅铝酸盐基底材料中Dy3Al2（AlO4）3的拉曼光谱及其荧光光谱特征研究

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光谱学与光谱分析 2020年第3期40卷 809-812页

作者：郑堡峰杨晓云闵春刚崔小英董鹍昆明理工大学材料科学与工程学院云南昆明650093 昆明理工大学分析测试研究中心云南昆明650033 云南省分析测试中心云南昆明650033

采用高温固相法合成不同浓度Dy元素掺杂的以硅铝酸盐为基底的荧光材料。通过X射线衍射物相分析可知,其主要物相组成中含有Dy3Al2(AlO4)3。通过拉曼光谱分析可知,在该体系中,874.5 cm^-1处振动峰与Dy和铝氧四面体之间伸缩振动相关,随着D... 详细信息

采用高温固相法合成不同浓度Dy元素掺杂的以硅铝酸盐为基底的荧光材料。通过X射线衍射物相分析可知,其主要物相组成中含有Dy3Al2(AlO4)3。通过拉曼光谱分析可知,在该体系中,874.5 cm^-1处振动峰与Dy和铝氧四面体之间伸缩振动相关,随着Dy掺杂量的增加,其拉曼峰强度呈现先增后减的变化规律;另外429.9 cm^-1处测得的振动峰与Dy和铝氧四面体结构之间的弯曲振动相关。随着Dy掺杂量的增加,拉曼振动峰强度,荧光分光光度计测得的荧光光谱以及拉曼光谱仪测得的光致发光光谱的峰强均呈现先增后减的变化规律。该体系中Dy元素与铝氧四面体匹配数量逐渐增加,当Dy掺杂量超过一定极限值时,体系内发生浓度猝灭,导致荧光性能下降。与Tb元素掺杂相比,两种体系材料的拉曼光谱峰形有很大的相似性,又存在细微差异。其中Tb元素掺杂体系材料的拉曼振动峰处于870.0和408.0 cm^-1处。两种不同元素掺杂的荧光材料其荧光强度变化规律具有一致性,表明稀土元素与铝(硅)氧四面体匹配数量是决定材料荧光性能的关键因素。

关键词： Dy3Al2(AlO4)3 拉曼光谱荧光光谱光致发光光谱

Tb掺杂的硅铝酸盐的拉曼光谱及其荧光光谱研究

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光谱学与光谱分析 2019年第8期39卷 2371-2376页

采用高温固相法制备不同浓度Tb元素掺杂的硅铝酸盐荧光材料。当烧结温度为1350℃时其荧光强度达到最大值。通过X射线衍射图谱可知体系中基质材料为CaAl2Si2O8,Tb元素以Ca2Tb8(SiO4)6O2相存在。通过拉曼光谱分析可知,870cm^-1处振动峰与C... 详细信息

采用高温固相法制备不同浓度Tb元素掺杂的硅铝酸盐荧光材料。当烧结温度为1350℃时其荧光强度达到最大值。通过X射线衍射图谱可知体系中基质材料为CaAl2Si2O8,Tb元素以Ca2Tb8(SiO4)6O2相存在。通过拉曼光谱分析可知,870cm^-1处振动峰与Ca2Tb8(SiO4)6O2中Tb与硅氧四面体的伸缩振动相关;Tb原子与硅氧四面体之间的弯曲振动产生408cm^-1振动峰。随着Tb掺杂量的增加,拉曼振动峰强度,荧光分光光度计测得的荧光光谱以及拉曼光谱仪测得的光致发光光谱的峰强均呈现先增后减的变化规律。该体系中Tb元素与硅氧四面体匹配数量逐渐增加,当Tb掺杂量超过一定极限值时,体系内发生浓度猝灭,导致荧光性能下降。采用325nm激光作为激发光源,用拉曼光谱仪的光致发光测量模式产生的峰形与传统荧光分光光度计的光谱曲线一致,但其光谱分辨率明显高于传统荧光分光光度计获得的光谱,有助于对细微能级跃迁现象加以区分。

关键词： Ca2Tb8(SiO4)6O2 拉曼光谱荧光光谱光致发光光谱

含1,3,4-噻二唑环聚合物的合成及应用研究进展

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材料导报 2018年第11期32卷 1891-1902页

作者：李超马成章黄绍军闵春刚黄秋玲孙晓东昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093 昆明理工大学分析测试研究中心昆明650093

含1,3,4-噻二唑环聚合物作为一类新型功能性的芳香杂环聚合物,由于其独特的储能性能、电催化活性、富电子特性而备受关注。近20年来对于含1,3,4-噻二唑环聚合物的研究从未间断,主要集中在材料的电化学合成和结构表征及其在可充电锂电池... 详细信息

含1,3,4-噻二唑环聚合物作为一类新型功能性的芳香杂环聚合物,由于其独特的储能性能、电催化活性、富电子特性而备受关注。近20年来对于含1,3,4-噻二唑环聚合物的研究从未间断,主要集中在材料的电化学合成和结构表征及其在可充电锂电池正极材料、生物化学传感器、临床诊断和药理学等领域的应用。电化学合成的方法有利于制备厚度可控的自支撑膜和对电极进行修饰,缺陷是造成电解液污染、成本高以及不适合规模化生产。研究者们尝试使用化学氧化聚合的方法来合成含1,3,4-噻二唑环聚合物,但除了2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑聚合物可通过此方法成功合成外,主要得到的是一些配合物或配位聚合物。采用绿色的规模化的制备工艺来合成含1,3,4-噻二唑环聚合物是大势所趋。含1,3,4-噻二唑环聚合物的结构表征由于受到溶解性的限制,表征手段主要为X射线光电子能谱和红外(拉曼)光谱。2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑聚合物由于具有高能量密度和高比容量而在二次锂电池正极材料的应用方面受到研究者们的青睐,但存在着充放电缓慢和电容量衰减快等缺陷。基于含1,3,4-噻二唑环聚合物修饰电极构建的传感器可高灵敏且高选择性地探测许多生物相关分子,但电极的稳定性有待改善。在所有的1,3,4-噻二唑环聚合物中,聚2-氨基-1,3,4-噻二唑(PAT)、聚5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-硫醇或5-氨基-2-巯基-1,3,4-噻二唑(PAMT)以及聚2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑(PBT)已通过电化学方法合成;PBT也在绿色的合成条件下采用化学氧化合成法合成得到,为其他1,3,4-噻二唑环聚合物的合成提供了借鉴,本课题组也通过化学氧化聚合法制备了PAT、PAMT和聚2-巯基-1,3,4-噻二唑(PTT)三类聚合物。目前,PBT作为二次锂电池正极材料研究得最多,其理论比容量高达362mAh/g,研究者们将PBT与聚吡咯、聚苯胺或水溶性磺化石墨烯等导电聚合物制成复合电极,进一步提高比容量和电极的稳定性并且加速充放电过程。基于含1,3,4-噻二唑环聚合物修饰电极构建的传感器在探测天然产物有效成分的含量、人和哺乳动物血液和体液或药品注射液中药物或代谢产物的含量、中药材或食品中的农药残留量以及水溶液中的重金属离子含量等方面取得了丰硕的成果;而将1,3,4-噻二唑环聚合物与全氟磺酸粘合剂、多壁碳纳米管复合可减少聚合物流失,从而起到增强电极稳定性和延长使用寿命的作用。本文归纳了1,3,4-噻二唑环聚合物研究进展,分别对1,3,4-噻二唑环聚合物的合成、结构表征途径及其应用等进行了介绍,分析了1,3,4-噻二唑环聚合物的研究中面临的问题并展望了其应用前景,以期为1,3,4-噻二唑环聚合物的制备工艺和功能拓展提供参考。

关键词：含1,3,4-噻二唑环聚合物合成二次锂电池正极材料传感器

海萤荧光素衍生物发光反应关键步骤的理论研究

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物理化学学报 2010年第10期26卷 2779-2786页

作者：孙颖任爱民闵春刚邹陆一任雪峰吉林大学理论化学研究所理论化学计算国家重点实验室长春130023

用不同取代基对化学发光物质6-芳基-2-甲基咪唑[1,2-α]吡嗪-3-(7H)酮环(海萤发光的类似物)的芳基位进行取代,形成系列海萤荧光素类似物MIPa-MIPd;并采用B3LYP/6-311+G(d,p)方法,通过电子抽取能(EEP)的计算和自然电荷布居分析(NPA),研... 详细信息

用不同取代基对化学发光物质6-芳基-2-甲基咪唑[1,2-α]吡嗪-3-(7H)酮环(海萤发光的类似物)的芳基位进行取代,形成系列海萤荧光素类似物MIPa-MIPd;并采用B3LYP/6-311+G(d,p)方法,通过电子抽取能(EEP)的计算和自然电荷布居分析(NPA),研究了在气相、二甲亚砜(DMSO)和二甘醇二甲醚(DG)中海萤发光的类似物从阴离子变化到自由基过程中取代基的作用.结果表明:在这个过程中,吲哚在DG中作为取代基(MIPb)时的EEP最小,电荷变化最大,说明这种取代基有利于反应的进行.

关键词：密度泛函理论海萤荧光素化学发光电子抽取能自然电荷布居分析

萤火虫酮式氧化荧光素衍生物电子传输性质的理论研究

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光学学报 2014年第12期34卷 326-332页

作者：闵春刚冷艳杨喜昆黄绍军王绍华任爱民昆明理工大学分析测试研究中心云南昆明650093 昆明理工大学化学工程学院云南昆明650093 吉林大学理论化学研究所理论化学计算国家重点实验室吉林长春130023

通过密度泛函理论(DFT)MPW3PBE泛函,对甲基、甲氧基、氰基、氟原子、氨基及硝基取代的萤火虫生物发光底物酮式氧化荧光素进行了全优化。计算了它们的电离能(IP)、电子亲和势(EA)、空穴抽取能(HEP)、电子抽取能(EEP)、空穴和电子重组能(... 详细信息

通过密度泛函理论(DFT)MPW3PBE泛函,对甲基、甲氧基、氰基、氟原子、氨基及硝基取代的萤火虫生物发光底物酮式氧化荧光素进行了全优化。计算了它们的电离能(IP)、电子亲和势(EA)、空穴抽取能(HEP)、电子抽取能(EEP)、空穴和电子重组能(λ),评估了它们的空穴和电子传输能力。用含时密度泛函理论(TDDFT)MPW3PBE/6-31+G(d)方法计算了吸收光谱,优化了最低单重激发态S1,最终研究了它们的荧光光谱。理论计算结果表明,KNH2可以作为空穴传输材料,KNO2、KCN、KF、KOCH3、KNH2和KCH3可以作为电子传输材料。此外,通过空穴和电子重组能及发射光谱的计算发现,所有化合物的发射跃迁都是禁阻的,因此这些化合物不能作为发光层材料。

关键词：光谱学空穴和电子传输密度泛函理论萤火虫酮式氧化荧光素重组能发射光谱

钴盐阴离子基团对Co-N-C催化剂电催化活性的影响

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材料导报 2018年第3期32卷 362-367,372页

作者：夏艺萌吴帅谭丰李卫魏清茂闵春刚杨喜昆昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093 昆明理工大学分析测试研究中心昆明650093

采用化学氧化法在苯胺聚合过程中分别加入钴(Co)为Co2+而阴离子基团为(C2H3O2)22-、Cl22-、(NO3)22-、SO42-及C2O42-的乙酸钴、氯化钴、硝酸钴、硫酸钴、草酸钴等钴盐,合成出不同聚苯胺-钴(PANI-Co)配位聚合物。然后将PANI-Co聚合物作... 详细信息

采用化学氧化法在苯胺聚合过程中分别加入钴(Co)为Co2+而阴离子基团为(C2H3O2)22-、Cl22-、(NO3)22-、SO42-及C2O42-的乙酸钴、氯化钴、硝酸钴、硫酸钴、草酸钴等钴盐,合成出不同聚苯胺-钴(PANI-Co)配位聚合物。然后将PANI-Co聚合物作为前驱体在N2气氛中900℃热处理,制备出氮掺杂的Co-N-C碳基催化剂。采用SEM、XRD、XPS、Raman等手段分析Co-N-C催化剂的形貌、结构、化学组成及化学价态,并采用电化学方法测试了Co-N-C催化剂的电催化活性。结果表明,Co盐的阴离子基团对Co-N-C催化剂的形貌影响不大,但对Co-N-C催化剂中表面化学组成及含量、碳结构、石墨化程度以及Co的价态影响较大,并且Co盐的阴离子基团会影响Co-N-C催化剂的电催化活性,其氧还原(ORR)活性按照(C2H3O2)22->Cl22->(NO3)22->SO42->C2O42-顺序降低。含(C2H3O2)22-和Cl22-阴离子的钴盐制备的Co-N-C催化剂具有较高的ORR活性,这可能源于其较高含量的石墨氮和吡啶氮。

关键词： Co-N-C催化剂聚苯胺钴盐阴离子基团电催化活性

光照条件下亚甲基蓝改性的MWCNTs负载纳米Au对甲醇的电催化

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功能材料 2014年第2期45卷 35-39页

作者：徐明丽杨国涛杨喜昆崔小英闵春刚昆明理工大学理学院昆明650500 昆明理工大学分析测试研究中心昆明650500

将紫外光照射条件下亚甲基蓝功能化的多壁碳纳米管(f1-MWCNTs)作为Au纳米粒子的载体,Au纳米粒子通过光化学还原法制备获得后,负载于f1-MWCNTs表面。傅立叶变换红外吸收光谱(FTIR)表明,f1-MWCNTs表面存在C—N基团和N—H基团,为Au纳米粒... 详细信息

将紫外光照射条件下亚甲基蓝功能化的多壁碳纳米管(f1-MWCNTs)作为Au纳米粒子的载体,Au纳米粒子通过光化学还原法制备获得后,负载于f1-MWCNTs表面。傅立叶变换红外吸收光谱(FTIR)表明,f1-MWCNTs表面存在C—N基团和N—H基团,为Au纳米粒子的负载提供了活性位点。透射电镜(TEM)和X射线衍射谱(XRD)表明,Au纳米粒子粒径约4.5nm左右,具有面心立方晶体结构,Au纳米粒子在f1-MWCNTs表面分散性良好。电化学实验结果表明,光照条件下改性碳纳米管所制备的催化剂(Au/f1-MWCNTs)对甲醇具有优异的催化性能,其质量电流密度是未经光照改性的碳纳米管负载Au纳米粒子催化剂(Au/f0-MWCNTs)的1.56倍。

关键词：电催化剂多壁碳纳米管紫外光照射亚甲基蓝甲醇氧化