Design, Synthesis, and Study of Novel Platforms for Iron-N2 Chemistry and Photoinduced, Copper-mediated C-N Bond Formation

Several new ligand platforms designed to support iron dinitrogen chemistry have been developed. First, we report Fe complexes of a tris(phosphino)alkyl (CP^iPr₃) ligand featuring an axial carbon donor intended to conceptually model the interstitial carbide atom of the nitrogenase iron-molybdenum cofactor (FeMoco). It is established that in this scaffold, the iron center binds dinitrogen trans to the C_alkyl anchor in three structurally characterized oxidation states. Fe-C_alkyl lengthening is observed upon reduction, reflective of significant ionic character in the Fe-C_alkyl interaction. The anionic (CP^iPr₃)FeN₂^- species can be functionalized by a silyl electrophile to generate (CP^iPr₃)Fe-N₂SiR₃. This species also functions as a modest catalyst for the reduction of N₂ to NH₃. Next, we introduce a new binucleating ligand scaffold that supports an Fe(μ-SAr)Fe diiron subunit that coordinates dinitrogen (N₂-Fe(μ-SAr)Fe-N₂) across at least three oxidation states (Fe^IIFe^II, Fe^IIFe^I, and Fe^IFe^I). Despite the sulfur-rich coordination environment of iron in FeMoco, synthetic examples of transition metal model complexes that bind N₂ and also feature sulfur donor ligands remain scarce; these complexes thus represent an unusual series of low-valent diiron complexes featuring thiolate and dinitrogen ligands. The (N₂-Fe(μ-SAr)Fe-N₂) system undergoes reduction of the bound N₂ to produce NH₃ (~50% yield) and can efficiently catalyze the disproportionation of N₂H₄ to NH₃ and N₂. The present scaffold also supports dinitrogen binding concomitant with hydride as a co-ligand. Next, inspired by the importance of secondary-sphere interactions in many metalloenzymes, we present complexes of iron in two new ligand scaffolds ([SiP^NMe₃] and [SiP^iPr₂P^NMe]) that incorporate hydrogen-bond acceptors (tertiary amines) which engage in interactions with nitrogenous substrates bound to the iron center (NH₃ and N₂H₄). Cation binding is also facilitated in anionic Fe(0)-N₂ complexes. While Fe-N₂ complexes of a related ligand ([SiP^iPr₃]) lacking hydrogen-bond acceptors produce a substantial amount of ammonia when treated with acid and reductant, the presence of the pendant amines instead facilitates the formation of metal hydride species.

Additionally, we present the development and mechanistic study of copper-mediated and copper-catalyzed photoinduced C-N bond forming reactions. Irradiation of a copper-amido complex, ((m-tol)₃P)₂Cu(carbazolide), in the presence of aryl halides furnishes N-phenylcarbazole under mild conditions. The mechanism likely proceeds via single-electron transfer from an excited state of the copper complex to the aryl halide, generating an aryl radical. An array of experimental data are consistent with a radical intermediate, including a cyclization/stereochemical investigation and a reactivity study, providing the first substantial experimental support for the viability of a radical pathway for Ullmann C-N bond formation. The copper complex can also be used as a precatalyst for Ullmann C-N couplings. We also disclose further study of catalytic C_alkyl-N couplings using a CuI precatalyst, and discuss the likely role of [Cu(carbazolide)₂]^- and [Cu(carbazolide)₃]^- species as intermediates in these reactions.

Finally, we report a series of four-coordinate, pseudotetrahedral P₃Fe^II-X complexes supported by tris(phosphine)borate ([PhBP₃Fe^R]^-) and phosphiniminato X-type ligands (-N=PR'₃) that in combination tune the spin-crossover behavior of the system. Low-coordinate transition metal complexes such as these that undergo reversible spin-crossover remain rare, and the spin equilibria of these systems have been studied in detail by a suite of spectroscopic techniques.

Management of Biesboch reservoirs for quality control with special reference to eutrophication

The three Biesbosch Reservoirs are pumped storage reservoirs, fed with rather polluted and highly eutrophic water from the River Meuse. Air injection at the bottom of the reservoirs prevents thermal stratification, which would otherwise result in serious water quality deterioration. Reservoir mixing also serves as an economic algal control measure; mixing over sufficient depth causes light to play the role of limiting factor and this, combined with zooplankton grazing, keeps the biomass of phytoplankton at acceptable levels. Special problems are caused by benthic, geosmin-producing Oscillatoria species growing on the inner embankment. Rooting up the bottom with a harrow is used as the method of control, based on underwater observations by biological staff trained as SCUBA-divers. With regard to pollutant behaviour the three reservoirs act as a series of fully mixed reactors. This enables the application of kinetic models to describe their behaviour and allows the use of a selective intake policy, e.g. for suspended solids with associated contaminants, ammonia and polynuclear aromatic hydrocarbons. A combination of selective intake and self- purification processes - enhanced by the compartmentalisation of the storage volume in three reservoirs - leads to a striking improvement for many water-quality parameters.

溶胶-凝胶多孔二氧化硅减反膜稳定性研究

多孔SiO2膜层经热处理后，具有很高的激光破坏阈值，但是结构中有许多Si-OH亲水基团，导致光学透过率受环境相对湿度的影响很大。实验目的是改善膜层内部结构，使膜层结构中的亲水基团转变为疏水基团。提高膜层的疏水性，增强膜层的透过率稳定性。系统地研究了膜层透过率随时间变化的规律，在氨气和六甲基二硅氮烷(HMDS)混合气氛下热处理膜层，处理后生成Si-O-Si(CH2)3非极性疏水基团，使膜层的疏水性大大提高，因而膜层的透过率稳定性有大幅度提高。稳定性的提高延长了膜层的寿命。处理后膜层的表面粗糙度良好，均方根表

Desempenho de tanques vegetados em um ecossistema engenheirado para tratamento descentralizado de esgotos domiciliares na Ilha Grande, RJ

A falta de infraestrutura adequada para a coleta e o tratamento de esgotos atinge várias comunidades costeiras e de sistemas insulares do Estado do Rio de Janeiro, que vivem em condições de insalubridade. O objetivo do presente estudo foi avaliar o desempenho de um ecossistema engenheirado para tratamento descentralizado de esgoto domiciliar implantado no Centro de Estudos Ambientais e Desenvolvimento Sustentável (CEADS) da UERJ, na Vila Dois Rios, Ilha Grande - RJ, com ênfase na contribuição de macrófitas e algas em tanques vegetados como tratamento terciário para a melhoria geral da qualidade do efluente e em especial, para remoção de nutrientes. O sistema é composto por caixa controladora de vazão, caixa de gordura, fossa séptica, filtro aerado submerso, decantador secundário e o conjunto de tanques vegetados contendo as macrófitas aquáticas Eichhornia crassipes, Schoenoplectus sp., Panicum cf. racemosum + Cyperus ligularis, além de um tanque de algas entre as 2 primeiras macrófitas. Os principais parâmetros monitorados em amostras quinzenais obtidas durante o período de 09/2009 a 07/2010 em 10 pontos de coleta equivalentes à saída do efluente de cada unidade de tratamento foram: OD, pH, Cond. Elétrica, Temperatura, DBO5, DQO, SST, SDT, Nitrogênio amoniacal, Nitrito, Nitrato e Fósforo total. A vazão média do sistema foi 52 L/h. A produção primária de biomassa das macrófitas e o metabolismo no tanque com algas também foram estimados. A eficiência média do ecossistema engenheirado foi de 93% de redução dos SST, 93% de DBO, 90% da DQO, 30% de N amoniacal e, 38% de Fósforo. O conjunto de tanques vegetados promoveu um aumento médio de oxigênio dissolvido (OD) em 182% comparados ao valor de saída do decantador. Pode-se concluir que esse sistema contribuiu para uma melhoria geral da qualidade do efluente final com relação a praticamente todos os parâmetros, ainda que em alguns casos, apenas de forma incremental. Houve maior produção média de biomassa (peso seco.dia-1) e retenção média de água na espécie E. crassipes (aguapé) em comparação com as espécies Schoenoplectus sp, P. cf. racemosum e C. ligularis. A baixa produção primária no tanque de algas em relação à respiração, pelo menos no período monitorado, indica condições desfavoráveis à remoção de nutrientes (N e P) nesse tanque através da incorporação na biomassa. Uma investigação mais detalhada acerca dos parâmetros de projeto que inclua um eventual redimensionamento do decantador e do tanque de algas é sugerida.

Estudo do efeito das cargas de nutrientes no reservatório APM-Manso: uma abordagem através da modelagem numérica tridimensional.

Os gestores de recursos hídricos estão encarregados da gestão de longo prazo, a regulação e a proteção dos recursos hídricos. No entanto, reconhece-se que a estes gestores devem levar em conta a multiplicidade de usos dos recursos hídricos que são apresentadas pelas partes interessadas, tais como agricultores, fornecedores de água e grupos de ambientalistas. Dada a complexidade do sistema hidrológico, o desenvolvimento e a utilização de modelos matemáticos são muitas das vezes necessários. Neste contexto a modelagem ambiental é frequentemente realizada para avaliar os impactos da degradação do ecossistema devido à ação humana. Essa aplicação orientada a investigações proporciona um importante meio pelo qual os cientistas podem interagir e influenciar nas políticas a nível local, regional, nacional e internacional. No Mato Grosso, durante a implantação da hidroelétrica de Aproveitamento Múltiplo de Manso foram adotadas medidas de mitigação dos impactos socioeconômicos causados. Essas medidas geram uma tendência de aumento populacional associado a uma mudança das características sócio-econômicas, para toda a região do entorno do Reservatório, o que agrava o problema de poluição por nutrientes e denota que existe uma necessidade proeminente de estudos do impacto que estas cargas causariam no ecossistema do reservatório. Utilizando o modelo hidrodinâmico e termodinâmico tridimensional ELCOM, associado ao modelo biogeoquímico Caedym, este trabalho tem a finalidade de criar uma modelagem representativa das cargas dos principais nutrientes causadores da eutrofização cultural, sendo eles: a amônia (NH4), o nitrato (NO3) e o Ortofosfato (PO4), com a finalidade de estudar os efeitos das dinâmicas espaciais e temporais destas cargas no estado trófico deste reservatório no em torno dos pontos de lançamento de esgoto e na sua totalidade.

Toxicité de l'ammoniaque chez le silure africain Heterobranchus longifilis

The acute toxicity of ammonia to the African catfish (Heterobranchus longifilis, Valenciennes 1840) was studied using static bioassay systems.

温梯法生长大尺寸蓝宝石晶体的脱碳去色退火研究

温度梯度法（temperature gradient technique，TGT）生长的Al2O3晶体因石墨发热体在高温时的挥发和原料中过渡性金属离子的存在，在不同部位呈现不同颜色，一般上部为浅红色，尾部为浅黄绿色．将TGT法生长的Al2O3晶体（Ф110×80mm^3）依次经过高温氧化气氛、高温还原气氛脱碳、去色退火实验，即“两步法”退火实验，晶体变成无色、透明．经测试，Al2O3晶体的完整性、光学透过率和光学均匀性均有显著提高.

Influence of vapor transport equilibration on the crystal quality and thermal-expansion coefficients of gamma-LiAlO2

gamma-LiAlO2 (LAO) single crystal has been grown by the Czochralski method. However, its quality was deteriorated due to lithium volatilization during the crystal growth. The full width at half maximum value drops from 116.9 to 44.2 arc sec after the LAO slice was treated by vapor transport equilibration at 1000, 1100, and 1200 degrees C/48 h in sequence. The treated slice shows higher optical transmission than the as-grown one in the measured wavelength range of 190-1900 nm, meanwhile, its absorption edge exhibits a blueshift. According to Raman spectra, the treated slice has homogeneous quality at different depths from surface to 0.01 mm. The expansion coefficient of the treated slice for a axis drops from 17.2398x10(-6)/degrees C to 16.5240x10(-6)/degrees C, and that for c axis drops from 10.7664x10(-6)/degrees C to 10.0786x10(-6)/degrees C.

γ-LiAlO2晶体生长、改性和热学性质研究

采用快速提拉法生长出了透明、完整的γ-LIAlO2晶体，但是晶体的高熔点和易挥发性限制了γ-LiAlO2晶体质量．采用气相传输平衡法（vapor transport equilibration technique，VTE）工艺对晶体改性，半高宽（FWHM）值从116．9arcsec降至44．2arcsec，继续升高VTE处理温度至1300℃，FWHM值反而升高至55．2arcsec．快速提拉法生长出来晶体，[100]方向和[001]方向的热膨胀系数分别为17．2398×10^-6／K，10．7664×10

Yb：Ca5（PO4）3F激光晶体的生长缺陷

采用提拉法生长了质量优异的Yb：Ca5（PO4）2F（Yb：FAP）晶体。运用化学腐蚀，光学显微镜、扫描电子显微镜以及能量散射光谱仪观察了该晶体中的生长条纹和包裹物等宏观缺陷，以及晶体的位错腐蚀形貌、位错密度及其分布情况，同时观察了晶体中亚晶界的形态。由晶体中位错的径向变化以及生长条纹可知：晶体在生长过程中为微凸界面生长。高温下CaF2的挥发造成了在晶体生长后期熔体中组分偏离化学计量比，出现组分过冷，形成包裹物。且位错密度显著增加。Yb：FAP晶体的各向异性使得晶体在（10 10）面的位错蚀坑形状、大小以

温梯法蓝宝石（Al2O3）晶体的脱碳去色退火研究

温度梯度法（TGT）生长的Al2O3晶体因石墨发热体在高温时的挥发和原料中过渡性金属离子的存在，晶体在不同部位呈现不同颜色，一般上部为浅红色，尾部为浅黄绿色，将TGT法生长的Al2O3晶体（Ф110×80mm^3）依次经过高温氧化气氛、高温还原气氛脱碳、去色退火实验，即“两步法”退火实验，晶体变成无色、透明，经测试，Al2O3晶体的完整性、光学透过率和光学均匀性均有显著提高。

高质量LiGaO2晶体的提拉法生长及表征

采用提拉法成功地生长了高质量的LiGaO2单晶体,生长过程中没有观察到挥发现象。通过四晶X射线衍射、化学腐蚀、光学显微、透过光谱以及原子力显微镜对晶体的质量进行了表征。结果表明：晶体中无包裹物及气泡,具有很高的质量,（001）面晶片的摇摆曲线半高宽仅为16.2arcsec,正交的（001）、（100）及（010）三个晶面具有不同的腐蚀形貌,其位错密度均低于10^4/cm^2;LiGaO2晶体的吸收边约为220nm;化学机械抛光后的晶片表面非常光滑,其均方根粗糙度仅为0.1nm（5×5μm^2）。

ScAlMgO_4晶体的生长缺陷

采用提拉法生长出φ30 mm×55 mm的ScAlMgO4晶体。在晶体生长过程中有轻微的挥发,粉末X射线衍射分析表明:挥发物质为MgO单相。运用扫描电镜、光学显微镜以及高分辨X射线衍射仪对晶体中的包裹物、开裂、生长条纹和小角晶界缺陷进行了研究。结果表明:温度梯度和热应力是形成晶体中缺陷的主要原因。通过合理设计温场,控制固-液界面的形状及冷却过程的降温速率,可以提高晶体的完整性。

Production primaire, secondaire et régéneration des sels nutritifs dans l'upwelling de Mauritanie

Primary and secondary productions and nutrient regeneration in the Mauritanian upwelling area were studied by following a drogue for 9 days, from the point of upwelling till the water mass dives under offshore waters. The lag between phytoplanktonic bloom, zooplanktonic peak and bacterial activity is very short and may be explained by a well-settled biological cycle connected with an undercurrent. Organic production was estimated in two ways: (1) from chlorophyll 'a' values, considering a C/Chla ratio of 25 during the 5.5 day phytoplankton growth period, primary production computed by this method reaches 13.5 g C/m2; (2) from 14C values net primary production calculated for the same period reaches 10.5 g C/m2 and total organic production (net production + organic excretion) reaches 19.5 g C/m2. Organic production computed ratios, delta O/ delta C/ delta N/ delta Si/ delta P are equal to 130/43/11/7.4/1. Secondary production and 'grazing' are estimated from mesozooplankton respiration values and have a huge increase during the bloom. Net secondary production is assessed to be 1.0-4.2 g C/m2 for 6 days. Evidence of nutrient regeneration as ammonia, phosphate and silicate is given and regeneration rates are calculated. Zooplankton excretion plays an important part in nitrogen and phosphorus regeneration. Bacterial activity is induced by zooplankton organic excretion, then increased by phytoplankton decomposition at the end of the bloom.

Emissões atmosféricas oriundas da biorremediação de solo do Complexo Petroquímico do Estado do Rio de Janeiro (COMPERJ) experimentalmente contaminado por diesel Defesa

As pesquisas relacionadas às questões ambientais têm aumentado nos últimos anos à medida que os fenômenos climáticos têm mostrado alterações cada vez mais intensas, assim como eventos de contaminação têm ocorrido. Para reduzir a concentração de contaminantes em solos, podem ser empregados processos de biorremediação, que têm por objetivo reduzir a carga poluente através do uso de micro-organismos em condições específicas. Notadamente, a possibilidade, durante o tratamento, da emissão de gases de efeito estufa (GEE) ou compostos orgânicos voláteis (COV) possui poucos dados na literatura. Este trabalho avaliou o uso da biorremediação sob condições anaeróbicas e aeróbicas, para solo contaminado com diesel, em condições do solo de atenuação natural, processos abióticos e bioestímulo. Os estudos anaeróbios mostraram que as emissões de GEE (CH4, CO2 e N2O) alcançaram valores de 2,0 μg kg-1; 4,0x102 μg kg-1 e 0,3 μg kg-1, respectivamente e as emissões de COV foram observadas em toda a série (de hexano a decano). O estudo estatístico descritivo mostrou mudança na hierarquização dos produtos remanescentes no solo evidenciando atividade microbiana neste estudo. Para a eliminação da possibilidade de processos metanogênicos serem responsabilizados pelas emissões de CH4 observados no estudo anaeróbio, foi realizado o mesmo experimento, porém em condições de aeração forçada. Foi observado aumento das emissões de GEE e COV em 2,0 μg kg-1 h-1 para CH4, 5,0x102 μg kg-1 h-1 para CO2 e 0,4 μg kg-1 h-1 para N2O. O estudo estatístico descritivo também mostrou mudança na hierarquização dos produtos. As propriedades metanogênicas foram excluídas pelo estudo aeróbio, corroborando o fato de que ocorre emissão de GEE durante as etapas de biorremediação