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空位对五唑阴离子盐Mn(N5)2冲击反应和损伤演化的影响

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含能材料 2020年第10期28卷 1003-1009页

作者：姚闯杨叶子余一孙长庆张蕾重庆市超常配位键工程与先进材料技术重点实验室长江师范学院重庆40800 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 南洋理工大学新加坡69798 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

为探究微缺陷对五唑阴离子盐冲击响应、化学分解及损伤演化的影响,采用从头算分子动力学模拟方法研究了完美型Mn(N5)2晶体及含有3%空位浓度的Mn(N5)2晶体在不同速度(8,9,10,11,12 km·s^-1)c轴冲击波作用下的动力学演化和初始分解反应... 详细信息

为探究微缺陷对五唑阴离子盐冲击响应、化学分解及损伤演化的影响,采用从头算分子动力学模拟方法研究了完美型Mn(N5)2晶体及含有3%空位浓度的Mn(N5)2晶体在不同速度(8,9,10,11,12 km·s^-1)c轴冲击波作用下的动力学演化和初始分解反应机理。冲击雨贡纽线的计算结果表明,含空位的Mn(N5)2体系比完美型体系在高压条件下表现出更大的体积压缩比。分子动力学模拟结果显示,当冲击波速vshock键断裂的现象,而含空位体系的初始反应时间则提前至281.6 fs,并且N—N键的断裂集中发生在空位附近;当vshock继续增加至11 km·s^-1和12 km·s^-1时,两种体系的初始反应时间不断提前,反应进程不断加快,但空位对体系冲击波感度的提升作用和对分解反应进程的加速作用随着冲击波速的提升而不断减弱。研究结果表明空位是热点的早期成核结构之一,空位的存在促进周围的五唑分子发生级联分解,使损伤不断演化成长和传播,进而引起含能材料的点火。

关键词：五唑阴离子盐空位冲击反应损伤演化从头算分子动力学

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聚氯乙烯微塑料对典型单羟基菲的吸附机制

色谱 2021年第8期39卷 870-877页

作者：包振宗陈智锋祁增华王广钊蔡宗苇广东工业大学环境科学与工程学院广东广州510006 香港浸会大学化学系环境与生物分析国家重点实验室香港00852 长江师范学院电子信息工程学院超常配位键工程与新材料技术重庆市重点实验室重庆408100

为丰富微塑料与有机污染物间的相互作用机制相关数据,以3-羟基菲(3-OHP,C_(14)H_(10)O)为菲单羟基衍生物代表污染物,聚氯乙烯(PVC)微塑料为研究对象,研究了PVC微塑料在水环境中对3-OHP的吸附行为,并就相关吸附机制进行了深入探讨。该研... 详细信息

为丰富微塑料与有机污染物间的相互作用机制相关数据,以3-羟基菲(3-OHP,C_(14)H_(10)O)为菲单羟基衍生物代表污染物,聚氯乙烯(PVC)微塑料为研究对象,研究了PVC微塑料在水环境中对3-OHP的吸附行为,并就相关吸附机制进行了深入探讨。该研究借助扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)等仪器对PVC微塑料进行表征,利用紫外分光光度计得出目标污染物的紫外吸收光谱标准曲线,标准曲线拟合相关系数(R^(2))>0.99。为保证紫外吸收光谱的准确性,污染物浓度梯度设置为吸光度(Abs)大于0.438,之后根据标准曲线方程计算其浓度,结合相关吸附模型(吸附动力学、吸附等温线和吸附热力学)并配合密度泛函理论(density functional theory,DFT)探讨了在水环境中PVC微塑料对3-OHP的吸附机制。结果如下:(1)吸附动力学实验结果显示伪二级动力学模型拟合程度最好,吸附动力学拟合系数R^(2)=0.998。因此,PVC吸附3-OHP可能是以表面吸附和外液膜扩散的吸附方式,吸附发生24 h后的平衡吸附量为36.866μg/g;(2)吸附等温线实验表明Langmuir和Freundlich等温线模型拟合度较高,吸附等温线拟合系数R^(2)分别为0.956和0.907,更加适合描述PVC对3-OHP的吸附过程,吸附模式主要为单层吸附,也存在小部分多层吸附,PVC对3-OHP的最大吸附量为408μg/g;(3)吸附热力学结果显示PVC微塑料对3-OHP的吸附效率随着温度升高而降低,这表明PVC对3-OHP的吸附为自发、放热的吸附反应;(4)盐度实验结果表明,盐度对3-OHP在PVC上的吸附效率影响不大;(5)DFT理论计算结果表明PVC对3-OHP结合能相对较低,因此推测PVC对3-OHP的主要吸附机制可能是疏水作用,还可能存在弱氢键作用、卤素键作用以及π-π共轭作用。研究揭示了PVC微塑料与有机物相互作用方式,明确了PVC微塑料对3-OHP的吸附模式,探讨了PVC微塑料对3-OHP的相互作用机制,有助于更好地了解PVC微塑料在水溶液中的环境行为。该研究为科学评价微塑料的环境影响提供数据参考,并进一步补充了微塑料的毒理学机制数据。

关键词：聚氯乙烯 3-羟基菲紫外分光光度计吸附机理

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水的结构和反常物性

化学进展 2018年第8期30卷 1242-1256页

作者：姚闯张希黄勇力李蕾马增胜孙长庆重庆市超常配位键工程与先进材料技术重点实验室长江师范学院重庆408100 深圳大学纳米表面科学与工程研究所深圳518060 湘潭大学材料科学与工程学院湘潭411105 南洋理工大学电气与电子工程学院新加坡639798

自从Bernal-Fowler-Pauling在1933~1935年间提出氢质子在两个氧原子之间的非对称等价位置以THz的频率自发往复隧穿后,液态水的结构尤其是水分子的近邻配位数目一直是学界关注的焦点。尽管水分子的刚性或柔性偶极子相互作用表述、纳晶非... 详细信息

自从Bernal-Fowler-Pauling在1933~1935年间提出氢质子在两个氧原子之间的非对称等价位置以THz的频率自发往复隧穿后,液态水的结构尤其是水分子的近邻配位数目一直是学界关注的焦点。尽管水分子的刚性或柔性偶极子相互作用表述、纳晶非晶混相结构或均相涨落模型等假说已逐渐成为认知主流,但定量破解水在外场作用下所呈现的各种反常物性的进展依然缓慢。譬如,浮冰、复冰、超滑、热水速冻等现象的机理及内在关联仍有待系统深入研究。本文旨在尝试解读当前关注焦点和介绍最新研究进展的同时,融合连续介质论、分子时空论、质子量子论和氢键弛豫极化论并强调从传统的分子"偶极子-偶极子"到"氢键(O:H—O)超短程非对称强耦合"作用以及从源头的"质子隧穿失措"到"氢键受激协同弛豫"的思维转变。证据表明,水中键合质子数目和孤对电子数目和氢键的构型守恒和分子空间取向和质子隧穿规则应为关注焦点;通过氢键作用的静态四配位均相类单晶结构和动态强涨落可能是打破僵局的关键;由于氢键的O:H和H—O分段比热的差异,液态与固态之间存在一个具有冷胀热缩和相边界可调特性的准固态;键序降低导致氢键分段协同弛豫且使低配位水分子形成具有超低密度、强极化、高弹性、高热稳定性的超固态。由于O:H非键无处不在且起主导作用,拓展对于水溶液的认知到其他领域如含能材料的储能-燃爆机理、药物、食品、生命科学等会更加引人入胜,意义深远。

关键词：氢键温度配位压强声子谱学

双交换作用下Li_(1±y)(Mg_(1-x)Cr_(x))As的半金属铁磁性

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功能材料 2023年第11期54卷 11139-11146,11176页

作者：罗一瑛张伟华冉沛林丁守兵毋志民重庆师范大学物理与电子工程学院光电功能材料重庆市重点实验室重庆401331

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算并分析了96原子Li_(1±y)(Mg_(1-x)Cr_(x))As体系的铁磁稳定性、电子结构、自旋电荷密度、投影态密度和差分电荷密度。结果表明,Cr的掺杂引入了自旋极化杂质带,形成了强于Mg-As的Cr-As共价键... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算并分析了96原子Li_(1±y)(Mg_(1-x)Cr_(x))As体系的铁磁稳定性、电子结构、自旋电荷密度、投影态密度和差分电荷密度。结果表明,Cr的掺杂引入了自旋极化杂质带,形成了强于Mg-As的Cr-As共价键,体系表现出强的半金属性,产生7.03μB的净磁矩。体系的磁电性质还受到Li计量数的调控,减少Li含量使Cr-As间的共用电子对偏移程度略微增大,Cr-3d与As-4p的p-d杂化有所减弱,净磁矩减小为6.14μB;Li1.03125(Mg_(0.9375)Cr_(0.0625))As发生sp-d杂化,材料转变为n型掺杂,半金属能隙减小为0.375 eV,具有最大的净磁矩7.61μB。通过分析自旋电荷密度和Cr-3d轨道的投影态密度发现,体系的铁磁耦合起源于Cr离子间的双交换作用。As^(3-)作为桥梁形成Cr_(1)-As-Cr_(2)链,巡游d电子在Cr_(1)-As-Cr_(2)链间的跃迁导致Li_(1±y)(Mg_(1-x)Cr_(x))As中的两个Cr离子均具有平行磁矩,从而使体系具有稳定的铁磁性。

关键词： Li_(1±y)(Mg_(1-x)Cr_(x))As 第一性原理双交换作用半金属铁磁性

基于动态共价键的pH响应自修复水凝胶的制备与评价

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精细化工 2021年第10期38卷 2012-2018页

作者：蒋山泉邓小红胡承波凌立新孙向卫重庆文理学院化学与环境工程学院环境材料与修复技术重庆市重点实验室重庆402160

以α-甲基丙烯酸(MAA)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)的共聚物P(MAA/AMPS)及聚乙烯醇(PVA)为单体、十水合四硼酸钠为交联剂合成了P(MAA/AMPS)-PVA二重互穿网络的p H响应水凝胶。通过SEM、FTIR、GPC、TGA-DTG和流变仪等表征了水凝胶的... 详细信息

以α-甲基丙烯酸(MAA)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)的共聚物P(MAA/AMPS)及聚乙烯醇(PVA)为单体、十水合四硼酸钠为交联剂合成了P(MAA/AMPS)-PVA二重互穿网络的p H响应水凝胶。通过SEM、FTIR、GPC、TGA-DTG和流变仪等表征了水凝胶的表面形貌和化学状态;测定了水凝胶的溶胀性﹑p H响应性﹑自修复性和流变性。结果表明,水凝胶形成了稳定的互穿网络结构且具有pH敏感性、自修复性;PVA羟基与硼酸根离子形成的共价配位硼酸酯键使水凝胶具备自修复性并受介质酸碱性的控制;力学性能测定结果显示,自修复水凝胶(SB用量为2.5%,水凝胶溶胀度为4)拉伸强度668 kPa,断裂伸长率可达665%,修复效率可达81%。

关键词：水凝胶 3D打印 pH响应硼酸酯自修复性功能材料

硫酸根自由基对酸性红37的降解动力学与机制

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纺织学报 2019年第11期40卷 131-139页

作者：庄帅阳海安继斌胡倩张浩贺贵添易兵湖南工程学院环境催化与废弃物再生化湖南省重点实验室湖南湘潭411104 重庆文理学院环境材料与修复技术重庆市重点实验室重庆402160

为探索酸性红37(AR37)在硫酸根自由基作用下的降解可行性,设计了短波紫外光(UVC)活化乙腈(ACN)和水中过二硫酸钾盐K2S2O8(PDS)体系,研究了UVC/PDS/(90%ACN+10%H2O)体系中不同PDS用量、底物浓度、反应温度和光照强度等因素对AR37降解动... 详细信息

为探索酸性红37(AR37)在硫酸根自由基作用下的降解可行性,设计了短波紫外光(UVC)活化乙腈(ACN)和水中过二硫酸钾盐K2S2O8(PDS)体系,研究了UVC/PDS/(90%ACN+10%H2O)体系中不同PDS用量、底物浓度、反应温度和光照强度等因素对AR37降解动力学的影响,借助液质联用仪对该体系中AR37的降解中间产物进行鉴定,并对AR37降解途径进行推导。结果表明:AR37在UVC/PDS/(90%ACN+10%H2O)体系中具有较好的降解效果,反应60min其去除率达到98%以上,降解速率为0.123min^-1;高温和光强增强有利于PDS产生硫酸根自由基,从而提高了AR37的降解效率;UVC/PDS/(90%ACN+10%H2O)体系中硫酸根自由基对AR37的降解占据主导作用,而AR37的初始降解途径主要包括单电子转移反应导致的脱磺酸基和偶氮键断裂,以及吸氢反应和取代反应导致的羟基化产物等。

关键词：酸性红37 偶氮染料染料废水降解动力学光活化

掺杂单层MoS_2电子结构的第一性原理计算

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材料工程 2016年第12期44卷 80-83页

作者：伏春平重庆文理学院电子信息技术与应用工程中心重庆402160 重庆市高校微纳米材料工程与技术重点实验室重庆402160

采用第一性原理研究Cu,Ag,Au掺杂单层MoS_2的键长畸变、能带结构和态密度。探讨Cu,Ag,Au掺杂对单层MoS_2电子结构的影响。结果表明:Cu,Ag,Au在S位掺杂的杂质能都低于在Mo位掺杂的杂质能,其在S位掺杂的体系的稳定性强于在Mo位掺杂的体系... 详细信息

采用第一性原理研究Cu,Ag,Au掺杂单层MoS_2的键长畸变、能带结构和态密度。探讨Cu,Ag,Au掺杂对单层MoS_2电子结构的影响。结果表明:Cu,Ag,Au在S位掺杂的杂质能都低于在Mo位掺杂的杂质能,其在S位掺杂的体系的稳定性强于在Mo位掺杂的体系。在S位掺杂时,杂质与最近邻的Mo,S原子的键长都发生了畸变,畸变率最大的是dAu-Mo,达23.8%。与单层MoS_2的超胞相比,掺杂体系的禁带中出现了4条新能级,导带和价带的能量向低能区移动。杂质原子周围存在着电荷聚集,同时也存在电荷损失。

关键词： MoS2 能带结构态密度掺杂第一性原理

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PA6/不锈钢热压复合界面性能研究

中国塑料 2018年第10期32卷 39-44页

作者：陈静杜坤鹏张攀刘小祥陈修敏李又兵杨朝龙夏小超重庆理工大学材料科学与工程学院重庆400054 重庆市高校模具技术重点实验室重庆400054 汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室重庆400054

采用机械抛光、化学刻蚀以及退火分别对304不锈钢表面进行预处理,并利用自制模具将聚酰胺6(PA6)注塑试样与不锈钢进行热压成型。力学性能测试结果表明,经过机械抛光后的不锈钢与PA6热压的搭接强度为3.31MPa,而经过抛光、化学腐蚀和退火... 详细信息

采用机械抛光、化学刻蚀以及退火分别对304不锈钢表面进行预处理,并利用自制模具将聚酰胺6(PA6)注塑试样与不锈钢进行热压成型。力学性能测试结果表明,经过机械抛光后的不锈钢与PA6热压的搭接强度为3.31MPa,而经过抛光、化学腐蚀和退火处理后,复合制件的搭接强度达到17.48 MPa,失效模式由界面失效变为内聚失效;扫描电子显微镜、原子力显微镜观察结果表明,化学刻蚀后的不锈钢表面具有微纳米孔洞,热压时塑料熔体进入金属表面微纳米孔洞形成锚定效果;傅里叶红外光谱分析结果表明,PA6与退火处理后的金属表面氧化物形成了化学键;锚定结构与化学键合有利于提高复合件的力学性能。

关键词：不锈钢聚酰胺6 表面处理模压搭接强度

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钌碳耦合碱还原催化降解三倍体毛白杨

Chinese Journal of Catalysis 2022年第3期43卷 802-810页

作者：范亿薇李赫龙苏世浩陈金磊刘春泉王水众徐向亚宋国勇北京林业大学林木生物质化学北京市重点实验室北京100083 重庆文理学院化学与环境工程学院环境材料与修复技术重庆市重点实验室重庆402160 中国石油化工股份有限公司北京化工研究院北京100013

化石资源的过度消耗及因此产生的环境问题驱动了生物质资源各组分转化为燃料、化学品及材料的研究发展.木质素是自然界最丰富的可再生芳香碳氢资源,也是生物质中最难以实现高值化利用的组分.将木质素催化降解生成苯酚类单体化合物是其... 详细信息

化石资源的过度消耗及因此产生的环境问题驱动了生物质资源各组分转化为燃料、化学品及材料的研究发展.木质素是自然界最丰富的可再生芳香碳氢资源,也是生物质中最难以实现高值化利用的组分.将木质素催化降解生成苯酚类单体化合物是其高值化利用的关键,因此开发新型催化体系对于提高当前生物精炼产业经济效益具有重要意义.本文利用钌碳耦合碱催化体系,系统考察了三倍体毛白杨的直接催化还原反应.三倍体毛白杨原料中的木质素组分优先降解为高得率的苯酚单体化合物,同时保留碳水化合物(纤维素及半纤维素)组分.木质素二聚模型化合物研究结果表明,在钌碳催化体系中引入碳酸铯可以导致木质素β-O-4结构单元中C_(β)–O和C_(β)–C_(γ)键的断裂,从而生成含有乙基侧链的苯酚单体(C2).通过动力学及分离物种活性研究确定反应中观测到的二聚烯醚产物是木质素β-O-4降解的副产物.本文以木质素降解得到的苯酚类单体产率、选择性、木质素脱除率以及碳水化合物保留率等主要参数作为考察指标,系统研究了碱的种类和用量、反应温度、时间以及氢气压力等对三倍体毛白杨木屑催化还原降解的影响.结果表明,采用钌碳耦合碳酸铯体系,木质素生物大分子不仅降解为丙基、丙醇基取代的C3苯酚单体,同时生成部分C2苯酚产物,C2苯酚与C3苯酚的产物比值与碱的浓度呈现线性相关.通过钌碳耦合碳酸铯体系得到的碳水化合残渣具有较高的纤维素保留率.酶解对照实验发现,碱参与的催化还原降解反应得到的碳水化合物更易于酶解转化,这表明碱的加入可以有效地破解生物质中的抗降解屏障,从而提高酶解效率.本研究不仅提供了木质素高值化利用的方案,同时实现了生物质组分拆解、抗降解屏障破除及各组分的分级利用.

关键词：钌碳木质素还原催化降解三倍体毛白杨碱纤维素酶解