摘要：为解决析氢反应(hydrogen evolution reaction,HER)动力学缓慢问题,寻找高效电催化剂,设计了8种不同数量Co原子嵌入N掺杂石墨烯(Coxy-embedded nitrogen-doped graphene,Coxy-NG)电催化剂,并采用密度泛函理论(density functional theory,DFT)进一步研究了Coxy-NG在酸性和碱性条件下对HER的催化性能。结果表明,Co21-NG在8种电催化剂里具有最优的HER催化性能;在酸性条件下,Co21-NG表现出最合适的H吸附吉布斯自由能变化量(change of hydrogen adsorption Gibbs free energy,ΔG_(H^(*))),为0.23 eV;在碱性条件下,Co21-NG的ΔG_(H^(*))只有0.51 eV。该研究可以帮助了解Coxy-NG催化HER过程,并为设计出性能优异的Coxy-NG电催化剂提供指导。

摘要：将BiMn共掺Pd的合金纳米粒子成功地修饰到三维棱锥柱状的还原氧化石墨烯(rGO)/金属有机骨架(MOFs)-74-Co上,得到一种新型复合电催化剂PdBiMn@rGO/MOF-74-Co,其中Pd-Bi-Mn的平均粒径约7.8 nm,MOF-74-Co为多孔的面心六角单元结构。该PdBiMn@rGO/MOF-74-Co催化剂在碱性条件下电催化氧化乙二醇(EG)表现出最高的催化活性和耐久性。优异的电催化性能主要归结于Pd-Bi-Mn纳米合金的形成,其具有强的协同效应和较多的反应活性中心,有利于含氧物种的吸附,使其抗毒性和稳定性显著增强;同时载体r GO/MOF-74-Co独特的微结构使催化剂具有优异的电子传递性能和多孔特性。此外,对EG的电催化氧化机制给出了详细分析。这种新型复合材料的设计和杰出的催化性能为直接醇类燃料电池(DAFCs)的开发和应用提供了重要参考。

摘要：为了探索3d过渡金属离子配位导向鳌合型芳基甲胺的串联反应,拓展芳基甲胺的配位-自缩合-环加成反应序列,选取了2种底物:苯并[d]噻唑基-2-甲胺(S1)和(1-甲基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)甲胺(L1),研究其与CoCl_(2)·6H_(2)O在120℃溶剂热条件下的反应。该反应并没有获得和以往类似的吡嗪衍生物,而是得到了含有1,4-二氢吡嗪配体的双核钴配合物2(化合物2):[CoCl(HPy)]_(2)(HPy^(-):2,2′,2″-(6-(1-甲基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)-1,4-二氢吡嗪-2,3,5-三基)三(苯并[d]噻唑)阴离子)。通过X射线单晶衍射、X射线光电子能谱和红外光谱技术,证明化合物2中具有去质子化的1,4-二氢吡嗪阴离子(HPy^(-))有机骨架。利用电喷雾离子化质谱对反应溶液进行跟踪,检测到了一系列关键中间体片段(i、ii和[1-CoCl_(2)+H]^(+)),结合控制实验提出了可能的反应机理,包括S1和L1分别与Co^(2+)配位、胺的氧化自缩合以及交叉缩合、[3+3]环加成等5步连续转化。该反应实现了6个共价键(4个σ键和2个π键)的连续构筑。同时,Co^(2+)与1,4-二氢吡嗪中N原子的配位作用稳定了1,4-二氢吡嗪环,表明基于3d过渡金属离子配位导向的芳香甲胺的氧化缩合-环加成串联序列是合成新颖杂环非常有潜力的策略,在串联反应的设计、杂环的性质研究等方面有重要的应用前景。

摘要：为了从反应机理的角度研究羟基化TiO_(2)锐钛矿(001)表面的析氧反应过程,构建了两种羟基类型下析氧反应过程中四个中间体的模型。采用第一性原理的方法对每个中间体的分子结构和吉布斯自由能进行分析,从而了解羟基化TiO_(2)锐钛矿(001)表面析氧反应的产物选择性等。研究结果表明,A-001-OH1/OH2型表面的析氧反应过程均倾向于通过4e-过程直接产生氧气。本工作可以帮助科研工作者理解羟基改性后TiO_(2)锐钛矿(001)表面的析氧反应过程,并为工业上设计出更优秀的改性TiO_(2)催化剂提供指导。

摘要：为了深度剖析控制有机半导体电荷传输性能的核心因素,本文对喹啉侧链二酮吡咯并吡咯-二氟噻吩共聚物(4QDPP-2FT)进行分子模拟理论计算。采用密度泛函理论对4个共聚物的分子结构、电子结构、电子亲和能、电离势、重组能、电荷转移积分及载流子迁移率进行讨论,为实验上进一步设计高性能n型及双极性有机半导体材料提供理论指导。研究结果表明,π共轭扩展是提升载流子迁移率的有效策略,更好的电荷离域和较大的二聚体π-π重叠程度是提升电荷传输性能的关键,吸电子基可以平衡空穴和电子电荷传输性能,4QDPP-2FT共聚物可达到6.981/10.032 cm^(2)V^(-1)s^(-1)的高空穴/电子迁移率。

摘要：本文采用基础理论计算,探究了二氰基苯并噻二唑(DCNBT)为电子受体,与富含电子的吡喃单元TPC聚合,将聚合物DCNBT-TPC链长延长到n=(1-4),观察对可能存在的半导体性能的影响。随着聚合物分子的延长,共轭体系的增大,垂直电势(IP)的减小,电子亲合能(EA)的增大,能带隙的变窄,可以减小电荷注入势垒,促进电荷高效传输。由于氰基共轭强吸电子作用可以使π-π堆积时有更强的轨道相互作用,从而提升电子传输性能,但同时受限于聚合物分子的平面性影响,分子的堆积比较难以形成较为规整的面面堆积,从而一定程度限制了该聚合物性能。

摘要：本文通过原位负载碳纤维布(CFC)法,以均苯四酸二酐(PMBA)与三聚氰胺(MA)为单体,制备了共价有机骨架材料-聚(三嗪-酰亚胺)@碳纤维布(PMBA-MA@CFC)。原位负载CFC的设计,可以将多孔结构材料的活性位点暴露在电解质中,从而有利于锂离子存储。电化学测试结果表明,由PMBA-MA@CFC负极材料组装的锂离子电池,在0.1 A g^(-1)电流密度下,循环100圈后的比容量为575.65 mA g^(-1);在2 A g^(-1)电流密度下,循环1000圈后也能保持331.85 mA g^(-1)的比容量。

摘要：超分子化学的教学在吉林大学已经开展了20多年，与超分子结构与材料国家重点实验室的科研工作相辅相成。通过对吉林大学超分子化学课程的开设目的、教学内容设计及参考书和教学方法及模式这3个方面的介绍，展现了超分子化学课程在吉林大学化学学院的建设与教学实践。这门课程的开设，使学生了解了超分子化学的历史，掌握了超分子化学的基本概念和主要研究方向。同时，介绍科学研究的目的和思维方法，培养了学生对于科学研究的兴趣。