氮掺杂石墨烯负载金属双原子催化剂对合成气合成C2氧化物性能调控

负载型金属催化剂的催化性能主要取决于金属活性中心的设计.本工作采用密度泛函理论计算研究了氮掺杂石墨烯(NC)负载不同金属活性中心,即同核双原子(CuCu@NC,RhRh@NC和CoCo@NC)和异核双原子催化剂(CuRh@NC,RhCo@NC和CuCo@NC)上合成气合成C2氧化物反应.结果 表明:6类双原子催化剂均具...     

CaSO4表面吸附CH2O2机理的密度泛函研究

基于密度泛函理论的第一性原理优化了CaSO4 (100),(010)和(110)晶面结构,计算了晶面与CH2O2反应吸附能,得出(010)晶面能量最低,吸附最为稳定,发生了化学吸附.通过对CH2O2吸附方式的假设和计算,发现最佳吸附方式为CH2O2分子C=O结构中的氧原子被晶面(010)上的钙原子的垂直吸附,且为化学吸附.吸附机理主要表现为CH2O2中羧基的O原子的2p轨道和H原子1s轨道中的电子向晶体表面(010)上Ca原子的3d轨道发生了转移,从而形成杂化轨道.     

碳基吸附剂储氢吸附热的密度泛函理论

为比较狭缝孔、纳米管两种典型碳基吸附剂的储氢性能,应用非局域密度泛函理论、微观物理学、吸附平衡原理、典型吸附剂储氢试验结果计算并分析了典型碳基吸附剂的氢等量吸附热.结果表明,两类吸附剂的氢等量吸附热相差不大,等温线变化规律相似,并且只有在低温（液氮）、适度压力时吸附储氢的质量密度才有望达到DOE标准.     

石墨烯/S掺杂TiO_2复合物的制备及其光催化活性

采用水热法首先合成S掺杂TiO_2(S-TiO_2),然后S-TiO_2与氧化石墨烯(GO)经水热反应制备了石墨烯/S掺杂TiO_2复合物(GR/S-TiO_2)。所得样品通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、傅里叶红外光谱(FTIR)和光致发光光谱(PL)对形貌和结构性能进行了表征,并在可见光下进行了光催化降解亚甲基蓝性能测试。结果表明,与S-TiO_2相比,GR/S-TiO_2对污染物的吸附性能有较大提高,光生电子-空穴对复合率大大降低,可见光下催化降解亚甲基蓝的速率提高了近1倍。     

石墨烯/S掺杂TiO_2复合物的制备及其光催化活性

采用水热法首先合成S掺杂TiO_2(S-TiO_2),然后S-TiO_2与氧化石墨烯(GO)经水热反应制备了石墨烯/S掺杂TiO_2复合物(GR/S-TiO_2)。所得样品通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、傅里叶红外光谱(FTIR)和光致发光光谱(PL)对形貌和结构性能进行了表征,并在可见光下进行了光催化降解亚甲基蓝性能测试。结果表明,与S-TiO_2相比,GR/S-TiO_2对污染物的吸附性能有较大提高,光生电子-空穴对复合率大大降低,可见光下催化降解亚甲基蓝的速率提高了近1倍。     

基于密度泛函理论的高岭石吸附机理研究进展

高岭石可以有效吸附有机物、重金属离子和高温金属蒸气.试验研究难以深入理解吸附机制,而运用密度泛函理论计算可以从原子尺度分析吸附机理.首先介绍了高岭石吸附计算的相关程序及其关键参数.其次对高岭石吸附有机物、重金属离子及其配合物和重金属/碱金属蒸气(原子态、氧化物分子、氢氧化物分子、氯化物分子)的理论特征进行了综述,着重阐述了吸附机理、吸附活性位、吸附能、吸附密度、同类物质吸附的差异等.最后对基于密度泛函理论的高岭石吸附机理研究进行展望,提出可以在重金属离子与水形成的配合物的吸附、其他易挥发性重金属的吸附和高岭石表面缺陷对吸附的影响等方面展开进一步研究.     

AP在氟化石墨烯表面分解机理的密度泛函理论研究

为了探讨氟化石墨烯(FG)用于AP燃烧催化的可行性,采用密度泛函理论(DFT)计算方法研究了HClO₄和NH₃在FG表面的分解行为,阐述了AP在FG表面分解的反应机理;对HClO₄分子在FG表面分解反应的反应网络中各个基元反应的活化能和反应热进行了分析。结果表明,HClO₄分子的主要分解路径为HClO₄→ClO^-₃→HClO₃→ClO^-₂→HClO₂→ClO^-→Cl^-。高氯酸分解生成氯酸根的反应为该路径的速控步骤,反应活化能为1.675 eV;HClO₄分子分解产生的吸附在FG表面的O^*原子会抑制HClO₄分子在FG表面的进一步分解,但这些O^*原子能够促进NH₃分子在FG表面的脱氢反应并生成OH<...     

密度泛函理论研究NO在CuO(111)的表面吸附

为了深入研究纳米CuO与含能材料分解产生的NO间的相互作用,采用密度泛函理论研究了NO在CuO(1 1 1)表面的吸附行为,同时在NO吸附的最稳定位点研究NO_2在Cu表面的吸附及其对NO的影响;通过DMol~3模块中广义梯度密度泛函理论(GGA)的Perdew-Burke-Ernzerh (PBE)方法对吸附构型进行了计算。结果表明,NO以分子形式吸附在CuO(1 1 1)表面,较为稳定的吸附构型为NO的N原子与CuO表面的Cu、O原子相互作用,均为化学吸附;最稳定的吸附构型为NO吸附在Cu1位点上,吸附能为-0.89eV;HOMO-LUMO轨道能隙值和态密度图分析均表明NO和CuO表面有强烈相互作用;Mulliken电荷布局分析显示,电荷从NO转移到Cu表面,NO带部分正电荷;在含能材料分解过程中,NO气体稳定吸附在CuO表面,但当存在NO_2时,NO的吸附位点可能会被吸附能力更强的NO_2占据。     

多孔氮掺杂石墨烯/MnO2的制备及其电化学性能

用双氧水造孔得到多孔氧化石墨,以尿素为氮源,通过水热法得到了多孔氮掺杂石墨烯(HNG)与MnO2的复合物HNG/MnO2.结果 表明:HNG/MnO2在0.5 A/g电流密度下的比电容可以达到246 F/g,当电流密度达10 A/g,比电容为172 F/g,可以保留70％的比电容.将HNG/MnO2作为正极与石墨烯水凝胶负极组装的非对称超级电容器,在0.5 A/g可以贡献71 F/g的比电容,当电流升至5 A/g仍可有43 F/g的比电容,保持率为62％.此外,非对称超级电容器在5 A/g的电流密度下,稳定循环3000圈后仍可保留90.8％的初始容量.     

SnO_2纳米粒子/氮掺杂石墨烯复合材料的制备和储锂性能

本文以SnC_2O_4、GO、柠檬酸和尿素为原料,通过溶剂热和热处理相结合的方法制备出SnO_2纳米粒子/氮掺杂石墨烯复合材料(SnO_2NPs/NG)。用作锂电负极时,SnO_2NPs/NG复合材料在100 mA·g~(-1)的电流密度下循环100次后,其容量为1238 mAh·g~(-1),即使在8 A·g~(-1)的大电流密度下,其容量仍高达206 mAh·g~(-1),显示出了较好的循环和倍率性能。     

Application of carbon nanostructures toward SO2 and SO3 adsorption: a comparison between pristine graphene and N-doped graphene by DFT calculations

We studied the adsorption of SO_x (x?=?2,3) molecules on the surface of pristine graphene (PG) and N-doped graphene (NDG) by density functional theory (DFT) calculations at the B3LYP/6-31G(d) level. We used Mulliken and NBO charge analysis to calculate the net charge transfer of adsorbed SO_x on pristine and defected graphene systems. Our calculations reveal much higher adsorption energy and higher net charge transfer by using NDG instead of pristine graphene. Furthermore, the density of state (DOS) graphs point to major orbital hybridization between the SO_x and NDG, while there is no evidence of hybridization by using pristine graphene. Based on our results, it is found that SO₂ and SO₃ molecules can be adsorbed on the surface of NDG physically and chemically with adsorption energies (E_ads) of ?27.5 and 65.2?kJ?mol^?1 (19.6 and 51.4?kJ?mol^?1 BSSE), respectively, while low adsorption energies were calculated in the case of using pristine graphene. So we introduced NDG as a sensitive adsorbent/sensor for detection of SO₂ and SO₃.     

硫靛染料发色体结构与性质的泛函理论研究

在密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6-31 G*水平上对硫靛染料发色体的几何结构进行优化计算,在获得基态稳定结构的基础上,应用含时密度泛函理论(TD—DFT)方法在相同水平计算电子吸收光谱。探讨了给电子基团对电子吸收光谱的影响。结果表明:给电子基团给电子能力的增强使光谱产生一定的红移。通过对前线轨道组成进行自然布居分析,揭示了硫靛染料的发光均源自分子中HOMO-LUMO(π→π*)电子跃迁。     

CO2在La2O3(011)表面吸附和活化的DFT计算

运用广义梯度密度泛函理论方法(density functional theory,DFT),结合周期性平板模型,研究了CO2在La2O3(011)表面的吸附和活化,计算了CO2吸附的吸附能和Mulliken电荷数.结果表明,CO2在La2O3(011)表面吸附形成6种平衡构型,分别为CO2-η1、CO2-η2、CO2-...     

A DFT study on benzene adsorption over tungsten sulfides: surface model and adsorption geometries

Benzene adsorption on a WS₂(100) surface was studied by ab initio periodic DFT computations. Benzene adsorption is facile on the bridge site of the bare W edge via η² or η³ coordination. Taking into account the stable configuration at the W edge under typical hydrotreating reaction conditions (623 K, H₂S/H₂ = 0.01), benzene adsorption is found to be difficult, even when defective bridge sites are created.     

偶氮染料酸性橙在水滑石层间吸附作用的理论研究

基于量子化学的密度泛函理论,分别采用B3LYP和B3PW91计算方法,在6-31G（d,p）的计算水平上对酸性橙锌铝水滑石主客体进行几何构型全优化,得到其平衡态稳定构型,并对其微观结构进行了研究。通过振动分析,根据虚频数目验证所得构型为相应的平衡态稳定构型。此外,根据前线轨道理论,对主客体的最低未占轨道（LUMO）和最高占据轨道（HOMO）分析发现,主体层板的LUMO主要集中在层板直立羟基上,而客体AO7离子的HOMO全部集中在磺酸根氧原子处,有利于主客体之间相互作用形成稳定构型。二者进行组合优化,得到磺酸根氧与直立羟基氢的距离为（0.103 5～0.104 4） nm。从理论上解释了AO7分子可以吸附在水滑石层板间形成稳定构型,从而消除其在工业废水中的污染。     

Electrically accelerated removal of organic pollutants by a three‐dimensional graphene aerogel

Fast and effective methods for the removal of pollutants are crucial for the development of new sustainable water treatment technologies. In this work, we have reported the electrically accelerated removal of some typical organic pollutants by a three‐dimensional graphene aerogel (3DG). The porous 3DG was fabricated by chemical reduction of graphene oxide. The morphology and structure of 3DG were characterized by microscopic and spectroscopic approaches. The experiments indicated that 3DG‐based electrosorption could accelerate the removal of positively and negatively charged pollutants, such as Acid Red 88, Orange II, and Methylene Blue, as well as enhance the maximum adsorption capacity toward these contaminants. The interaction mechanisms between these organic pollutants and 3DG surface were further elucidated by Dispersion corrected Density Functional Theory (DFT‐D) calculations. This 3DG‐based system offers a potentially effective method for the rapid removal of organic pollutants and provides a new sustainable approach for water and wastewater treatment. © 2016 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 62: 2154–2162, 2016     

A computational study of adsorption H2S gas on the surface of the pristine,Al&P-doped armchair and zigzag BNNTs

Density function theory is used to study the H₂S adsorption on the surface of pristine, Al-, P- and Al&P- doped (4, 4) armchair and (8, 0) zigzag BNNTs. All considered different models for H₂S adsorption on the exterior and interior surface of nanotube are optimized by using B3LYP/6-31G (d, P) level of theory. The adsorption energy values (E_ads) of the B-I, B-II,C-I, D-I, D-II, F-I, F-II and H-II models are negative, while the E_ads values for the A-III, B-III, C-III, D-III, E-III, F-III, G-III and H-III models are positive. On the other hand, Al, P and Al&P doped in all models increase significantly the adsorption energy of H₂S on the surface of BNNTs, and so the selectivity of nanotube for adsorbing and making a sensor of H₂S increase significantly from original state. The positive values of the charge transfer parameters (ΔN) and more values of the electronic chemical potentials of H₂S gas for all studied models demonstrate that H₂S gas in this system has a donor electron effect on the nanotube. The MEP results display that a low charge transfer occurs from H₂S gas toward nanotube, resulting in a weak ionic bonding in the BNNTs’ surface.     

H2在Mo x S y 团簇上吸附解离的尺寸效应研究

浆态床加氢工艺可以处理不同来源的劣质重油、渣油,氢气的活化是重油加氢处理过程中发生的主要反应之一。钼基催化剂的分散性是影响重油加氢活性的关键因素。构建了Mo₇S₁₅、Mo₁₂S₂₆、Mo₁₈S₃₉、Mo₂₅S₅₄和Mo₃₃S₇₁团簇,利用密度泛函理论研究了团簇自身的稳定性、活性以及H₂在不同尺寸团簇上的吸附与解离过程。结果发现,在目前所建立的团簇中,其尺寸越小,结合能越低,最高占据分子轨道-最低未占分子轨道(HOMO-LUMO)能隙值越小,团簇稳定性越弱,活性越强。H₂在簇上的稳定吸附位点为边缘位点。随团簇尺寸增大,吸附能分别为-64.25、-34.60、-34.14、-7.20、-6.82 kJ/mol,吸附能绝对值减小,氢气分子与团簇的相互作用减弱,并且解离能逐渐增大,分别为13.76、33.14、53.64、60.75、64.47 kJ/mol。目前的结果表明,团簇尺寸越小,氢气的吸附解离越容易,显示出更高的活性。     

H2在MoxSy团簇上吸附解离的尺寸效应研究

浆态床加氢工艺可以处理不同来源的劣质重油、渣油,氢气的活化是重油加氢处理过程中发生的主要反应之一。钼基催化剂的分散性是影响重油加氢活性的关键因素。构建了Mo₇S₁₅、Mo₁₂S₂₆、Mo₁₈S₃₉、Mo₂₅S₅₄和Mo₃₃S₇₁团簇,利用密度泛函理论研究了团簇自身的稳定性、活性以及H₂在不同尺寸团簇上的吸附与解离过程。结果发现,在目前所建立的团簇中,其尺寸越小,结合能越低,最高占据分子轨道-最低未占分子轨道(HOMO-LUMO)能隙值越小,团簇稳定性越弱,活性越强。H₂在簇上的稳定吸附位点为边缘位点。随团簇尺寸增大,吸附能分别为-64.25、-34.60、-34.14、-7.20、-6.82 kJ/mol,吸附能绝对值减小,氢气分子与团簇的相互作用减弱,并且解离能逐渐增大,分别为13.76、33.14、53.64、60.75、64.47 kJ/mol。目前的结果表明,团簇尺寸越小,氢气的吸附解离越容易,显示出更高的活性。     

硫化氢对氢化丁腈橡胶性能的影响

就硫化氢与丁腈橡胶和氢化丁腈橡胶的不饱和双键,以及与丙烯腈侧基的老化反应的机理作了介绍。研究表明:氢化丁腈橡胶具有优异的耐硫化氢性能,适合用来生产石油钻探领域的相关橡胶制品。