以能源开发(如光解水制氢)及环境保护(如有机物降解)应用为目标, 负载型贵金属催化剂在设计、制备及理论研究方面已取得了长足的发展。本工作以具有特异形貌及结构的树枝状二氧化硅纳米球载体为基础, 通过溶胶-凝胶法在其孔道引入二氧化钛纳米颗粒形成硅钛杂化结构。通过有机改性技术, 在树枝状硅钛杂化纳米球表面接枝氨基官能团。然后, 通过浸渍法和硼氢化钠还原手段, 在杂化纳米球孔道负载超细金纳米粒子。不同手段表征结果显示实验成功制备了树枝状硅钛杂化纳米球负载金纳米颗粒复合材料。在模拟太阳光下, 所得催化剂光解水产氢量及速率为69.08 μmol·g-1和13.82 μmol·g-1·h-1, 约为对比样催化剂(树枝状二氧化硅纳米球负载金纳米粒子)的7倍。在无光条件下, 其降解对硝基苯酚的表观动力学常数为6.540×10-3 s-1, 约为对比样的17倍(0.372×10-3 s-1)。由此可见, 设计合成的新型催化剂展现出优越的多功能催化活性。
树枝状纳米球 硅钛杂化结构 金纳米粒子 光解水制氢 对硝基苯酚还原 dendritic nanospheres silica&titania hybrid gold nanoparticles photocatalytic water splitting for hydrogen production p-nitrophenol reduction
1 安庆师范学院化学化工学院, 功能配合物安徽省重点实验室, 安庆 246011
2 安徽省光电磁功能材料和纳米材料重点实验室, 安庆 246011
3 铜陵金泰化工股份有限公司, 铜陵 244101
以8-氨基喹啉、1,5-萘二磺酸根为配体, NaN3为pH调节剂, 与Cd(NO3)2通过水热反应, 合成了一个新的一维链状镉配合物: ［Cd(8-aql)2(1,5-nd)］2·H2O (1)(8-aql=8-氨基喹啉, 1,5-nd=1,5-萘二磺酸根), 并对其进行了元素分析、红外光谱和X-射线单晶衍射表征。配合物1属于单斜晶系, 空间群为P21/n, 不对称结构单元中包含半个Cd(Ⅱ), 一个8-aql配体、半个1,5-nd阴离子和一个游离的水分子, 中心离子Cd(Ⅱ)采取六配位模式构成畸变的八面体配位几何构型。该配合物具有较高的热稳定性, 且在510 nm处发射荧光, 属配体的π*-π跃迁。讨论了此配合物在常见溶剂中的荧光性质。实验结果表明, 不同有机小分子对配合物的发射光波长和强度均有不同程度影响, 其中硝基苯使配合物荧光猝灭, 该配合物可以作为荧光探针检测低浓度的硝基苯。
镉配合物 水热法 晶体结构 一维链状 荧光探针 硝基苯 cadmium(Ⅱ) complex hydrothermal method crystal structure one-dimensional chain-like fluorescence probe nitrobenzene
1 中国人民公安大学侦查与刑事科学技术学院, 北京 100038
2 中国人民公安大学信息技术与网络安全学院, 北京 100038
3 中国政法大学证据科学教育部重点实验室, 北京 100192
2,4,6-三硝基苯酚（TNP）是一种威力强于2,4,6-三硝基甲苯（TNT）的猛炸药, 同时染料、 医药、 皮革等行业中被大量使用, 由于TNP强大的爆炸威力和环境毒性, 使得近年来TNP的快速检测受到越来越多的关注。 该研究通过一步反应合成了TNP荧光探针, 利用探针的荧光光谱实现了TNP的快速检测。 研究了该荧光探针的荧光特性, 探针在水溶液中具有较高的荧光强度, 在493 nm激发波长下发射波长为547 nm。 荧光探针体系与TNP作用后, 其发射光谱有明显的减弱, 可能是由于荧光探针与TNP结合后, 发生了荧光猝灭而改变了其聚集状态。 在实验中, 测试了荧光探针体系与不同浓度TNP溶液的作用, 荧光光谱分析结果表明TNP对荧光探针体系具有良好的猝灭效果, 在20~80 μmol·L-1的范围内, 547 nm处的荧光强度I547值与TNP的浓度呈现出良好的线性关系, 线性回归方程I547=907 521.6-9 955c (R2=0.992 1), 并推算出了检测限为4.55 μmol·L-1。 该荧光光谱在探针与TNP的作用1 min后即达到稳定, 响应时间短, 可以实现快速检测; TNP检测的荧光光谱不受对苯酚（PHE）、 2,4-二硝基甲苯（DNT）、 2,4,6-三硝基甲苯（TNT）、 2,4-二硝基苯酚（DNP）、 4-硝基苯酚（NP）等结构类似干扰物和Ca2+, K+, Ba2+, Cl-, SO2-4, NO-3常见阴阳离子的干扰。 考察了尘土基质对荧光探针荧光光谱的影响, 在实验室内制作了添加TNP的模拟爆炸尘土样本, 使用上述荧光探针体系进行检测, 实验表明尘土对该荧光探针发射光谱的稳定性及其与TNP的相互作用均无干扰, 该体系的荧光发射光谱可以用于尘土中TNP的定量分析, 具有较好的实际应用前景。
2,4,6-三硝基苯酚（TNP） 水溶性荧光探针 荧光发射光谱 荧光猝灭 2,4,6-trinitrophenol (TNP) Water soluble fluorescence probe Fluorescence emission spectra Fluorescence quenching
1 牡丹江师范学院化学化工学院, 黑龙江 牡丹江 157012
2 吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室, 吉林 长春 130012
选用密度泛函理论中的B3LYP杂化泛函, 在B3LYP/6-31++g(d,p)(C, H, N, S)水平下, 优化了2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子(MNBMZ)的结构, 优化结果表明, 2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子是一个近平面结构。 通过频率计算, 获得了2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子(MNBMZ)的拉曼光谱, 并和实验获得的拉曼光谱图进行了对比, 200～800 cm-1波数段实验获得的拉曼谱带波数和理论计算波数相比, 有一定程度的蓝移, 800～1 800 cm-1波数段实验获得的拉曼谱带波数和理论计算波数相比, 发生了一定的红移。 对实验和理论计算光谱主要振动峰进行线性回归拟合, 相关系数r=0.998, 标准偏差14.98。 实验和理论计算获得的拉曼光谱图基本上是一致的, 表明本文选取的DFT理论计算方法是可靠的。 结合VEDA4软件对2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子的拉曼谱带简正振动模式进行了指认。 此外, 分析并讨论了2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子(MNBMZ)前线轨道及HOMO, LUMO轨道的组成, HOMO和LUMO轨道能级差为3.31 eV, 电子有从HOMO跃迁到LUMO的趋势。 HOMO轨道中S原子的贡献是52.53%, LUMO轨道中硝基N和O原子的贡献分别为23.03%, 19.97%和19.36%。 采用含时密度泛函理论(time dependent density functional theory, TDDFT)对2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子(MNBMZ)的激发态进行了计算分析, 计算结果表明甲醇溶剂中2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子(MNBMZ)理论计算的吸收波长为213, 281和437 nm; 实验获得的吸收波长223, 272和353 nm。 对研究2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子的性质, 提供了理论基础。
密度泛函理论 振动光谱 2-巯基-5-硝基苯并咪唑 激发态 Density functional theory (DFT) Vibrational spectrum 2-Mercapto-5-nitrobenzimidazole (MNBMZ) Excited states 光谱学与光谱分析
2019, 39(10): 3047
1 哈尔滨工业大学 物理系, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 常熟理工学院 物理与电子工程学院, 江苏 常熟 215500
利用Z扫描测量技术研究了飞秒和皮秒激光脉冲激发下液体硝基苯的三阶非线性折射率n2。Z扫描实验的结果表明: 液体硝基苯在20 ps、532 nm波长激发下的非线性折射率n2是300 fs, 800 nm波长激发下的n2值的11倍。利用带相位物体的飞秒泵浦探测方法研究了液体硝基苯的非线性折射动力学机理。基于泵浦探测实验结果确定了液体硝基苯在超快激光激发后的非线性折射响应函数。测量结果可为基于硝基苯液体的集成光子学器件设计和溶液非线性测量提供有益参考
硝基苯 非线性光学 Z扫描 泵浦探测 nitrobenzene nonlinear optics Z-scan pump probe 红外与激光工程
2017, 46(5): 0502001
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院激光与光电子研究所, 天津 300072
2 天津大学光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
3 中北大学电子技术测试国家重点实验室, 山西 太原 030051
为了对一种新型低感熔铸炸药(DNAN)含量进行检测, 设计了THz光谱相干探测系统, 检测确定了DNAN的THz特征波长位置, 又利用比尔朗伯定律求解了DNAN的含量。 设计了由主控系统控制步进电机实现光电探测器微扫描的时间相干THz光谱检测系统, 计算推导了DNAN含量求解需要的系统参数, 获得了DNAN的THz特征光谱。 实验采用三种方法分别对不同DNAN含量的爆炸物样品进行检测, 结果显示, 该系统精度接近目前广泛应用的THz光谱检测设备MINI-Z太赫兹光谱仪。 在此基础上, 设计了特征吸收峰优化算法, 通过Origin软件仿真分析可知, 该算法可以进一步提高系统的探测精度及稳定性。
太赫兹 炸药检测 特征吸收峰 4-二硝基苯甲醚 Terahertz Explosives detection Characteristic absorption peaks 2 2 4-dimitroanisole
1 海军航空工程学院基础部, 山东 烟台264001
2 山东省烟台市莱山区林业局, 山东 烟台264000
3 中国科学院烟台海岸带研究所, 山东 烟台264003
4 南京师范大学化学与环境科学学院, 江苏 南京210097
利用实验方法测定了标题化合物的紫外吸收光谱、 荧光发射光谱和相对荧光量子产率, 结果表明该化合物具有较强的荧光性质。 采用密度泛函理论(density functional theory, DFT)中的杂化密度泛函B3LYP方法, 在6-311G(d)基组水平上对该化合物基态分子构型进行了几何结构全优化, 得到了其最稳定构型、 总能量及HOMO与LUMO能级差。 研究结果说明: 分子具有较强的芳香性和较大的共轭体系。 振动频率分析说明, 标题分子优化后的结构稳定。 将优化后的基态结构应用含时密度泛函理论(TD-DFT), 在B3LYP/6-311G水平上计算并研究了此化合物的吸收光谱。 用单激发组态相互作用(single-excitation configuration interaction, CIS)法优化了标题分子的激发态构型, 并在此基础上用TD-DFT//B3LYP/6-311G方法计算了这种化合物的发射光谱。 结果表明, 理论计算的光谱数据与实验结果较吻合。
邻硝基苯甲醛缩对乙酰基苯胺 希夫碱 密度泛函理论(DFT) 吸收光谱 发射光谱 4-(2-nitrobenzylideneamino)phenyl ethanone Schiff base DFT Absorption spectra Emission spectra
内蒙古大学 化学化工学院, 内蒙古 呼和浩特010021
建立了一种测定荜茇宁的方便快捷的荷移分光光度法。荜茇宁和邻硝基苯基荧光酮在中性三酸缓冲液中发生电荷转移反应，荷移络合物在515 nm处有最大吸收，表观摩尔吸光系数为6.571×104 L·mol-1·cm-1。该络合物的组成是1∶1，药物质量浓度在0.054 6~10.92 μg/mL范围内服从比尔定律，检出限为0.015 3 μg/mL。对反应机理进行了初步探索，并利用本方法对生物样品中的荜茇宁进行了加标回收，回收率为99.8%~100.9%，相对标准偏差(RSD)为0.90%。
电荷转移反应 邻硝基苯基荧光酮 荜茇苧 分光光度法 charge transfer reaction onitrophenyl fluorone piperlonguminine spectrophotometry
1 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室， 山西 太原030051
2 中北大学电子测试技术国家重点实验室， 山西 太原030051
针对工业生产过程中1,3-二硝基苯挥发气体突发性泄露等情况的发生， 设计了一种基于太赫兹(THz)特征光谱吸收技术的检测方法， 该方法可通过1,3-二硝基苯在THz波段的特征波长对痕量剧毒有害气体进行检测。 系统设计了双气室结构， 为THz波提供差分数据， 一组为标准空气， 另一组为待测样气。 由1,3-二硝基苯在THz波段的四个主吸收带0.635， 0.912， 1.095和1.435 THz可根据对应吸收带吸收系数的比例关系得到对应波长上的吸收幅值， 最终反演气体浓度。 经过对两种传统检测方法的实验分析和对THz吸收检测方法的仿真研究可知，色谱法检测速度无法实现实时检测，红外吸收法对环境湿度要求很高，需经干燥处理，而THz吸收法对环境湿度要求较低，且具备实时性，更适合于实际应用。
THz光谱检测 剧毒挥发气体 3-二硝基苯 THz spectroscopy Toxic volatile gas detection 1 1 3-dinitrobenzene
1 贵州师范大学理学院,贵阳,550001
2 四川大学原子与分子物理研究所,成都,610065
3 贵州教育学院物理系,贵阳,550003
4 四川师范大学物理与电子工程学院,成都,610066
采用密度泛函理论中的B3LYP方法,在6-31G*水平上研究了外电场对一些硝基苯类炸药分子的总能量、偶极矩、分子轨道能级和前线轨道能量差等分子特性的影响;考察了在外电场作用下分子前线轨道能量差与炸药的电火花感度之间的关系.结果表明,在外电场作用下分子总能量降低,偶极矩增大、前线轨道能量差减小;分子前线轨道能量差与炸药的电火花感度之间几乎线性相关,且外电场对这种线性相关性无明显影响.
硝基苯类炸药 外电场 密度泛函理论 分子特性 电火花感度 原子与分子物理学报
2007, 24(5): 916
