含铜等过渡金属配合物纳米材料的结构、理论计算及性质研究

论文摘要

本论文的主要工作是，合成并选用了1，2-双（2-苯并咪唑基）-乙烷和含氮、氧等配位原子的席夫碱等氮杂环配体以及含硫氧化石墨配体等，并将之与铜、铁、镍和钴等过渡金属配位，得到了一系列配合物纳米结构材料。采用红外光谱，拉曼光谱、粉末X-射线衍射仪、电子透射显微镜表征和差热分析等手段对所制备的纳米结构材料进行了结构、形貌和性能分析。系统地分析和总结了各种因素（包括反应温度、反应时间、pH值和反应压力等）对产物结构、结晶性、形貌、分散性等影响规律。得到了一系列形貌及结构较为特殊的配合物纳米材料，包括不规则的孔状结构、良好的层状、棒状结构，纺锤状结构，晶须和管状结构等，并讨论了其形成机理。采用Materials studio软件包中的CASTEP模块，构建了含硫氧化石墨与过渡金属配位的理论模型，以该模型为基础，计算了四种含硫氧化石墨配合物的能带结构和态密度。发现配位后，产物的导电性能有所下降。石墨层上碳原子的p轨道对配合物前沿能带贡献最大。研究了含铜配合物对推进剂主要成分高氯酸铵（AP）的热催化性能，发现含硫石墨-Cu配合物对AP的催化效果最好。一维纳米结构（包括纳米棒、纳米晶须和纺锤）对AP分解温度有明显的降低效果，起到了催化剂的作用；零维纳米结构（颗粒、方块）使低温分解温度推后，起到了抑制剂的作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 金属配合物纳米材料的基本研究现状
• 1.1.1 纳米材料的基本研究现状
• 1.1.2 金属有机配合物及其纳米结构的基本研究现状
• 1.2 纳米材料的理论计算
• 1.2.1 量子化学计算方法
• 1.2.2 材料性质的CASTEP算法
• 1.3 金属有机配合物的催化原理及性质
• 1.4 本论文的基本内容
• 2 过渡金属配合物纳米结构材料的制备与表征
• 2.1 试剂与仪器
• 2.1.1 仪器:
• 2.1.2 试剂:
• 2.2 吡啶-4-甲醛缩对氨基苯甲酸席夫碱与过渡金属的反应
• 2.2.1 实验方法与现象
• 2.2.2 红外谱图分析
• 2.2.3 拉曼谱图分析
• 2.2.4 XRD谱图分析
• 2.2.5 TG-DTA图分析
• 2.2.6 TEM图分析
• 2.2.7 结果与讨论
• 2.3 含硫氧化石墨配体与过渡金属的配位及组装
• 2.3.1 实验方法与现象
• 2.3.2 红外谱图分析
• 2.3.3 拉曼谱图分析
• 2.3.4 XRD谱图分析
• 2.3.5 TG-DTA图分析
• 2.3.6 TEM图分析
• 2.3.7 结果与讨论
• 2.4 1,2-双（2-苯并咪唑基）-乙烷与无机铜盐的反应
• 2.4.1 实验方法与现象
• 2.4.2 红外谱图分析
• 2.4.3 XRD谱图分析
• 2.4.4 TG-DTA图分析
• 2.4.5 TEM图分析
• 2.4.6 结果与讨论
• 2.5 苯并三氮唑与无机铜盐的反应
• 2.5.1 实验方法与现象
• 2.5.2 红外谱图分析
• 2.5.3 拉曼谱图分析
• 2.5.4 XRD谱图分析
• 2.5.5 TG-DTA图分析
• 2.5.6 TEM图分析
• 2.5.7 结果与讨论
• 2.6 咪唑与无机铜盐的反应
• 2.6.1 实验方法与现象
• 2.6.2 红外谱图分析
• 2.6.3 拉曼谱图分析
• 2.6.4 XRD谱图分析
• 2.6.5 TG-DTA图分析
• 2.6.6 TEM图分析
• 2.6.7 结果与讨论
• 2+、Fe³⁺、Co³⁺、Ni²⁺)含硫氧化石墨配合物结构及能带理论计算'>3 过渡金属(Cu²⁺、Fe³⁺、Co³⁺、Ni²⁺)含硫氧化石墨配合物结构及能带理论计算
• 3.1 Cu（Ⅱ）含硫氧化石墨配合物的结构及能带分析
• 3.2 Fe（Ⅲ）含硫氧化石墨配合物的结构及能带分析
• 3.3 Co（Ⅲ）含硫氧化石墨配合物的结构及能带分析
• 3.4 Ni（Ⅱ）含硫氧化石墨配合物的结构及能带分析
• 3.5 结果与讨论
• 4 铜配合物催化分解高氯酸铵（AP）的研究
• 4.1 铜配合物对高氯酸铵热分解的实验方法
• 4.2 通过TG-DTA测试不同配合物对AP分解的催化作用
• 4.2.1 Cu（Ⅱ）与吡啶-4-甲醛缩对氨基苯甲酸席夫碱的反应产物的催化性能
• 4.2.2 Cu（Ⅱ）与含硫氧化石墨的反应产物的催化性能
• 4.2.3 Cu（Ⅱ）与1,2-双（2-苯并咪唑基）-乙烷的反应产物的催化性能
• 4.2.4 Cu（Ⅱ）与苯并三氮唑的反应产物的催化性能
• 4.2.5 Cu（Ⅱ）与咪唑的反应产物的催化性能
• 4.3 铜配合物热催化性能分析和结论
• 结论
• 致谢
• 参考文献