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单分子方法研究催化反应动力学/热力学

由于纳米催化剂在工业催化中有着广泛的应用,它们已引起国内外科研工作者极大关注。然而,由于纳米颗粒之间结构/功能的不均一性,为了深刻、完整地认识纳米催化特性,需要开展单个颗粒水平的研究。此外,由于纳米尺寸效应以及在反应条件下持续不断的吸附物-表面相互作用,它们的表面结构是动态变化的。传统的方法通常只提供其化学成分、形态和结构的静态图像以及平均的性能,并且只能反映催化剂整体的平均的催化性能。单个纳米颗粒催化活性的实时成像对于探索结构-活性关系,进一步理解反应机制、动力学以及识别具有特殊活性的少数亚纳米粒子是非常有效的。这里,单分子方法被用于在时间上揭示纳米颗粒结构活性之间的关系。(1)由于纳米颗粒催化活性的不均一性,催化剂的许多潜在催化细节隐藏在整体平均测量中。单分子方法能够在单转化分辨率下研究单个纳米颗粒的催化行为。在此基础上,我们研究了单个Pt纳米颗粒的催化行为,揭示了纳米粒子在产物形成和脱附过程的催化性能。发现Pt纳米颗粒的催  (本文共145页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北大学
西北大学

聚合物纳米通道单分子分析器件的研究及应用

纳米通道单分子传感是一种无需标记、无需扩增、高通量和高灵敏度的分析技术。固态纳米通道以其良好的机械性能、尺寸可调、易于修饰和易集成等优势,已被广泛应用于DNA测序、蛋白质构象分析、生物分子间相互作用、酶动力学以及单分子传感等研究领域,是目前最具前景的单分子分析技术,并有望成为精准医疗的重要手段。但该技术在纳米通道的精准制备、信噪比、分子易位速度控制、灵敏度与选择性等方面依然面临一系列重大挑战。基于此,本论文从聚合物纳米通道的制备及性质研究出发,系统地研究了影响纳米通道整流效应的主要因素及规律,并掌握了对纳米通道性质的调控机制,实现了对纳米通道的精准制备。以该聚合物纳米通道为传感器件,成功地应用于重金属离子去除作用的研究,小分子量蛋白的高辨识性传感,循环肿瘤DNA片段的高灵敏度、高选择性传感分析,并系统地阐述了分析物在纳米通道中的动力学过程以及对应脉冲信号的产生和调控机制。具体研究内容如下:1.聚合物纳米通道的制备及其性质研究受生...  (本文共135页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
吉林大学

高分子复合物的AFM单分子力谱研究

研究聚合物复合体系的组装解组装过程并在单分子水平上给出聚合物复合体系中组分之间的结合模式和结合强度的信息对于设计合成高性能高分子复合材料至关重要。采用传统意义上对聚合物复合体系的研究方法(红外光谱,圆二色谱,分子动力学理论模拟等),能够获得整体水平上各个组成部分之间相互作用的平均化信息。而这些方法很难给出组分间在分子水平上的相互作用及组装解组装过程等信息。随着人们对分子水平上微观事物认知的迫切需要,基于原子力显微镜的单分子力谱方法应运而生。这种研究手段可以实现单个分子水平上对高分子复合物中组分间的相互作用的研究。本论文通过基于原子力显微镜的单分子力谱方法,并结合红外、圆二色谱等表征手段研究了复合物中组分间的作用,发展了一种单分子水平上实时监测高分子纳米复合物动态组装解组装过程,驱动力以及调控设计纳米复合物结合模式及强度的新方法。论文主要取得以下成果:一、建立了用于高分子与纳米粒子相互作用研究的单分子实验方法。我们将带正电荷的聚赖...  (本文共127页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京大学
南京大学

基于不同策略调控3d-4f和4f单分子磁体的结构和性质

由于单分子磁体在多个领域,如超高密度存储、量子计算、自旋电子学等具有潜在的应用而受到了研究者的广泛关注。其中稀土离子因具有未淬灭的轨道角动量和本征的磁各向异性而成为近年来单分子磁体关注的热点。目前稀土单分子磁体的研究方向主要集中在改善稀土离子的晶体场和提高磁相互作用来构筑具有高能垒(Ueff)、高阻塞温度(TB)的单分子磁体。尽管镧系单分子磁体的阻塞温度和有效能垒记录不断的刷新(目前最高值分别为80 K和1541 cm-1),但仍没有达到可以应用的条件。此外,调控稀土单分子磁体的性能以及探究不同类型单分子磁体的弛豫机理也是分子磁体研究的重要组成部分。在本论文中,一方面我们通过调控阴离子、pH值、反应比例等方法合成了几个不同体系的多组分稀土单分子磁体,这些单分子磁体中包含多步弛豫过程、手性等特征。另一方面,我们设计合成了三例具有五角双锥过渡金属中心的3d-4f单分子磁体,并对它们的结构和磁性关系进行了深入的探讨。主要研究成果如下:...  (本文共161页) 本文目录 | 阅读全文>>

黑龙江大学
黑龙江大学

氧桥联稀土单分子磁体/荧光双功能配合物

本论文主要使用了两类配体,第一类为8-羟基喹啉四齿酰腙配体,三氟甲黄酸离子以及β-二酮为辅配体,与稀土金属Dy(III)离子反应合成了六个配合物,由单核配合物又延伸出了五个双核配合物。第二类配体为传统的六齿席夫碱配体,与羟肟酸,三氟甲黄酸稀土盐(Yb,Er和Dy)反应合成了十个配合物。通过X射线单晶衍射测试确定了分子结构。通过修饰和更换辅配体基团调节配合物中心稀土离子配位几何构型,从而调节磁易轴进而对单分子磁体磁驰豫行为产生明显的影响;通过结构分析和理论计算对部分单分子磁体的磁构关系进行了研究。此外,稀土镱配合物同时表现出单分子磁性和近红外荧光双功能性质,对二者之间的关联进行了研究。主要研究工作如下:1.8-羟基喹啉酰腙体系设计合成了11个配合物:DyCl_3HL_1?CH_3OH(1),[D y_2Cl_4(L~1)_2(CH_3OH)_2]?4C_5H_5N(2),[Dy_2Cl4(L~2)_2]?2CH_3CN(3),[D...  (本文共98页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江师范大学
浙江师范大学

吡啶类与苯类衍生物分子的单分子结电导研究

随着分子器件的兴起,金属-分子-金属结(分子结)受到更加广泛的关注。当研究分子结的电学特性时,电导的研究非常重要。电导受到很多因素的影响,比如分子的结构、锚定基团、电极、周围环境等。虽然已有许多相关的研究,但影响单分子结电导的原因还有待进一步探究。本文采用扫描隧道显微镜裂结法(STM-BJ),以Au为电极研究多种分子的单分子结电导,主要开展了分子结构、锚定基团与周围环境对单分子结电导的影响研究。具体研究内容如下:1.以Au为电极,选取2,2’-二硝基-4,4’-联吡啶、2-硝基-4,4’-联吡啶、4,4’-联吡啶、4,4’-联苯二甲酸、3-硝基-4,4’-联苯二甲酸、3,3’-二硝基-4,4’-联苯二甲酸、3-氨基-4,4’-联苯二甲酸和3-氨基二茂铁-4,4’-联苯二甲酸为目标分子,我们使用扫描隧道显微镜裂结法测量以吡啶基与羧基为锚定基团,侧链基团带有硝基、氨基和氨基二茂铁分子的单分子电导。对于用吡啶基和羧基为锚定基团的分子,...  (本文共80页) 本文目录 | 阅读全文>>