LaCl_3溶液中微团簇的光谱研究

对LaCl_3溶液拉曼和荧光光谱及其变化进行了理论计算和实验研究,得到了较为全面的光谱信息。基于密度泛函理论的B3LYP方法,在6-31G(d,p)+Def2-SV(p)基组水平上计算了氯化镧溶液中的微团簇结构,结果表明微团簇分子趋向于形成9配位结构,验证了计算方法的可行性。理论拉曼光谱与实验光谱相比基本一致,随着LaCl_3的加入溶液拉曼光谱在300~600cm~(-1)范围内峰的强度稍微增大,原因可能为La—O振动与水中O—H的面内、面外摇摆峰叠加形成的;在3 000~4 000cm~(-1)范围内,氯化镧溶液与水相比峰形变窄,可能是由于在溶液中原有的水团簇结构破坏后形成的镧水合物中O—H的伸缩振动导致。荧光发射光谱在350nm处出现明显的新峰,且与浓度呈良好的线性关系,从络合物角度实现了对氯化镧溶液的定量分析;同样的基组水平上计算了团簇的荧光发射中心,在误差允许范围内,理论计算与实验值基本吻合,实现了对实验光谱中新峰的指认与归属。     

2-(2’-羟基苯基)苯并咪唑的光谱特性

2-(2’-羟基苯基)苯并咪唑(简称HBI)是一类具有激发态质子转移效应的有机分子。观测了HBI分子在甲苯、甲苯与乙醇混合及乙醇三种溶液的吸收光谱,发现其吸收光谱相类似。用317 nm光激发,观测其荧光光谱,在甲苯溶液中只观测到一个荧光带,其峰值位于470 nm;在甲苯与乙醇的混合溶液及乙醇溶液的荧光光谱中,都观测到两个荧光带,其峰值分别位于370和450 nm。根据激发态质子转移理论可知,470 nm的荧光带是由激发态质子转移生成的互变异构体,即HBI酮式构型分子的发射,峰值位于370 nm的荧光带是HBI稀醇式构型分子的发射。由于乙醇具有较大的极性,可与HBI分子相互作用形成分子间氢键,即生成溶剂化物。当溶剂化物被激发,在激发态发生激发态质子转移生成两性离子,两性离子发射荧光回到基态。因此,在极性溶剂中HBI发射峰值位于450 nm的荧光带应归于两性离子的发射。当用532 nm强光激发HBI溶液时,发现HBI分子在非极性溶剂中无双光子效应,而在极性溶剂中却存在双光子效应,表明HBI的溶剂化物具有双光子效应。     

氨团簇(NH_3)_n(n=2~8)红外振动光谱的密度泛函理论研究

在密度泛函理论的基础上,利用B3LYP/6-31G(d)的方法计算得到了氨团簇(NH3)n(n=2~8)的最稳定构型,并对它们的红外振动光谱进行了理论计算和研究.结果表明氨团簇(NH3)n(n=2~8)的红外振动光谱按团簇分子的振动类型分主要分布在Ⅰ(0~1000 cm-1)、Ⅱ(1000~1500 cm-1)、Ⅲ(1500~3000cm-1)和Ⅳ(3000~4000 cm-1)四个区域;除n=2外,最强峰都出现在Ⅳ区域,并且随着团簇尺寸的增大,最强峰的强度有所增加,位置也出现明显的红移.     

乙醇溶液的荧光光谱研究

分别从理论和实验上对乙醇水溶液在可见波段产生的荧光光谱及其特性进行了分析研究结果表明,在波长为253.7nm的紫外光激励下,乙醇溶液可以产生两个较强的荧光峰,即278～493nm和534～665nm荧光峰随乙醇溶液浓度的变化而变化,但在溶液的高浓度区和低浓度区,荧光的变化规律不同经理论分析认为,乙醇在253.7nm的激励下发出的荧光是由乙醇分子中C-OH基团的孤对电子产生的研究乙醇溶液的荧光光谱及其特性可为其作为有机溶剂对有机高分子的荧光光谱进行研究提供参考.     

Y_n(n=2～10)团簇的稳定结构及其光谱性能

运用杂化密度泛函方法(DFT)B3LYP,在LANL2DZ赝势基组水平上对Yn(n=2~10)团簇的多种可能初始构型进行了结构优化和频率及光谱分析,根据能量最低原则确认了Yn(n=2~10)团簇没有虚频的基态结构,且计算得到的结构比以往理论计算得到的结构能量更低,Y2振动频率ωe=188.9 cm-1比以往计算值更接近实验值184.4 cm-1,在此基础上研究了团簇的稳定性和极化率,并分析了Yn(n=2~10)团簇的光谱性能。结果表明,Y7为所研究团簇结构转折点,团簇的电子稳定性随着原子数增加而逐渐减弱。振动光谱分析表明,Yn(n=2~10)团簇中具有较高对称性的C2v和Cs点群具有更多的振动模式,而稳定性较强的Y7和Y9在所研究频段内分别有较好的红外和拉曼活性,有明显的共振现象。     

乙醇和水分子形成配合物与荧光光谱特性研究

讨论了紫外光照射乙醇和水混合溶液的荧光光谱及其对应的激发光谱，认为乙醇和水分子混 合时会发生团簇形成新的分子从而成为能辐射荧光的物质.采用不同波长的紫外光照射乙醇 水溶液，计算了不同入射光的荧光量子产率，进而选取具有最高荧光效率的激励光照射不同 混合比率溶液，通过探测混合物所发射的荧光光子数目随乙醇和水混合比率的变化规律，研 究了团簇分子的可能类型，并利用荧光强度和吸收率的加和性计算了混合物的总吸收率和总 荧光光子数目，从而解释了乙醇水溶液的荧光光谱特征峰.结果可为乙醇和水分子形成的新 团簇分子研究提供实验和理论依据. 关键词： 乙醇-水配合物 荧光光谱 分子团簇 激发光谱     

基于多光子电离的乙醇团簇飞行时间质谱研究

YAG脉冲激光倍频输出的532 nm和355 nm激光对脉冲分子束超声膨胀产生的中性乙醇团簇进行了电离,通过飞行时间质谱测量发现355 nm激光可对其实现3光子共振电离,观测到质子化的团簇离子序列(CH3CH2OH)nH+和 (CH3CH2OH)n (H2O)H+,其中(CH3CH2OH)3H+具有幻数结构.结合密度泛函理论中的B3LYP杂化方法加6-31G++基组水平上的计算,对质子化乙醇离子的结构及稳定性进行了推测,并讨论了乙醇团簇电离后的质子转移反应生成质子化团簇的机理.而对于另一个水合质子化团簇序列(CH3CH2OH)n(H2O)H+,由于溶剂化的影响只在较大尺寸时才出现.     

密度泛函理论研究Nb_2Ge_n(n=1～4)团簇

运用密度泛函方法在(U)B3LYP/Lan L2DZ水平上对Nb_2Ge_n(n=1~4)团簇进行了系统的理论研究,得到Nb_2Ge_n(n=1~4)团簇的最低能结构的几何构型和电子性质.优化结果表明:Nb_2Ge_n(n=1~4)团簇最低能结构的自旋多重度均为单重态.团簇最低能结构的电子态与团簇的大小有关.当n为奇数时,团簇的电子态为~1A~1,n为偶数时电子态为1A.通过对计算平均束缚能和分裂能发现:Nb_2Ge_n(n=1~4)团簇中热力学稳定性最强的是Nb_2Ge_2团簇;最弱的是Nb_2Ge_4团簇.自然电荷分布的结果说明Nb_2Ge_n(n=1~4)团簇中当n=1-2时,电子转移正常,而当n=3-4时出现电荷反转现象.同时还研究了HOMOLUMO能隙、磁性和红外光谱.     

用偏振荧光光谱表征乙醇-水团簇分子的取向行为

采用波长为236nm紫外光激励乙醇水溶液获得荧光光谱并对其偏振特性进行了研究.实验中分别改变入射光的偏振度，在300—400nm波段内进行荧光光谱、水平和垂直偏振荧光光谱检测.实验结果表明，当采用线偏振光照射乙醇水溶液时，其发射的荧光具有一定的偏振性，并计算了其偏振度.经理论分析得到了描述荧光偏振态的四个斯托克斯矢量，进而对该荧光的偏振状态进行了描述，通过对乙醇-水溶液的米勒矩阵的计算，对溶液中分子的取向特性进行了分析.本结果能对乙醇-水团簇分子的结构提供理论参考. 关键词： 荧光光谱 偏振光谱 斯托克斯矢量 米勒矩阵     

AlB+n(n=2~10) 团簇结构和红外振动光谱研究

用密度泛函理论的B3LYP方法在6-311G(d)水平上对AlB+n（n=2~10）团簇几何结构、稳定性、电子结构和成键特性进行了系统理论研究,得到了AlB+n（n=2~10）团簇的最稳定结构.结果表明,硼原子间容易聚集,铝原子处于整个硼原子集团的外围.与相应中性AlBn团簇相比,Al-B键作用变弱,使正价团簇（n=6和10除外）结构变化较大|对AlB+n（n=2~10）和相应中性团簇能隙的计算分析表明,AlB+n 团簇的稳定性有所增强,其中AlB+3、AlB+5和AlB+8团簇尤为显著|通过对最稳定构型红外振动光谱的研究分析表明,硼原子间对称或非对称振动、铝原子不动的振动模式更容易出现较强谱峰,即硼原子间更容易成键.     

甲醇/水混合团簇的多光子电离质谱研究

利用多光子电离技术结合飞行时间质谱仪对甲醇/水混合团簇进行了研究.在脉冲激光波长为355 nm条件下观测到团簇离子.主要的电离产物为质子化的(CH3OH)n(H2O)H+(n=l-13)混合团簇离子与(CH3OH)nH+团簇离子,经分析(CH3OH)1o(H2O) H+和(CH3OH)3H+为幻数结构.甲醇水混合团簇电离后团簇离子发生内部质子化转移反应是形成质子化团簇离子的主要原因.不同尺寸团簇离子信号强度随电离激光光强变化的光强指数曲线显示,团簇均发生四光子电离过程.     

温度扰动下CuCl2/DMF溶液的二维相关拉曼光谱分析

溶液的光谱研究一直受到化学工作者的关注,但大多研究是以一维光谱技术为主,存在分辨率低,误差较大,重叠峰难以分辨等诸多弊端,无法清晰地给出需要的信息。二维光谱通过对外部扰动下的动态光谱进行相关分析计算,从而得到光谱强度的整体变化信息,显著提高一维光谱的分辨率以及重叠峰的分离度。在判断特定外扰下不同官能团的响应次序以及研究分子间、分子内的弱相互作用上具有独特优势。采用二维相关拉曼光谱和理论计算相结合,对溶液内微观团簇及其变化进行了研究。利用显微共焦激光拉曼光谱仪对目标溶液(纯DMF与0.84 mol·L-1的CuCl₂/DMF溶液)进行了升温实验。结果发现在C-N键伸缩振动谱带范围内,由于CuCl₂的加入,特征峰强度整体大幅下降,峰宽变大,在1 115 cm-1有新峰产生,随温度升高,伸缩振动峰强度逐渐下降,峰形变缓。为了获得C-N键振动内各特征峰随温度的变化情况,采用移动窗口二维拉曼(MW2D Raman)光谱技术,对光谱数据进行分析。结果表明溶液内不同类别的微观团簇对温度的敏锐程度不同,随温度升高,它们之间存在相互转化,且变化速度不同。为了获取溶液内各微观团簇运动的实质,以温度为外扰,采用二维拉曼(2D Raman)光谱对目标溶液进行分析,通过对二维光谱中特征峰进行归属和变化次序判断,发现金属Cu2+的加入,使得溶液体系变得更加复杂,除存在原溶剂内所含的团簇构型,还存在与Cu2+发生溶剂化的团簇构型,它们之间存在着一定的相互转化。利用密度泛函理论对溶液中可能存在的团簇构型进行结构优化和热力学计算,结果证实了Cu2+与DMF存在相互作用,且由此产生的团簇构型[Cu(DMF)_n]2+(n=1~6)的稳定性随n的增大逐渐变差,进一步验证了二维相关光谱分析的可行性与正确性。     

金属-糖胺配合物的合成,光谱表征及催化酯类水解的动力学研究

合成了4种新的糖胺 金属配合物,分别为[Ni(HL) (H2 O) 2 ]2 Cl2 ·CH3OH·2H2 O ,[Cu(HL) ]2 Cl2 ·CH3CH2 OH·3H2 O ,[Zn(HL) ]2 Cl2 ·H2 O ,[Co(HL) (H2 O) (OH) ]2 Cl2 ·CH3OH·2H2 O (HLN ,N′ 二βD 葡萄糖基乙二胺) ,并用元素分析、红外、紫外、核磁共振氢谱对其结构进行了表征。结果表明,Ni(Ⅱ) ,Co(Ⅲ)配合物为八面体构型,而Cu(Ⅱ) ,Zn(Ⅱ)配合物为四面体构型。最后研究了其对对硝基苯吡啶甲酸酯(PNPP)催化水解的催化速率常数。     

Derivative fluorimetry analysis of new cluster structures formed by ethanol and Water molecules

The ultraviolet （UV） light excited fluorescence spectra of ethanol-water mixture with different concentrations are investigated by derivative fluorimetry. It is found that there are 8 types of luminescent cluster molecules, formed by ethanol and water molecules in different ways, existing in the solution. The peak wavelengths of all these clusters＇ fluorescence spectra are measured and their contents are obtained by measuring the peak values in the second derivative fluorescence spectra. The spectra corresponding to the 8 types of clusters are obtained by Gaussian decomposition. It is found that two kinds of cluster molecules whose peak wavelengths are 330 and 345 nm have an optimal excitation wavelength located at （236 4- 3） nm. This research contributes to the study of ethanol-water cluster structures and their physical and chemical characteristics.     

CH3与NO2的反应

用时间分辨傅立叶红外光谱法和量子化学计算，研究了CH3自由基与NO2的基元反应．由248 nm激光光解CH3Br或CH3I得到CH3自由基．首次观测到了振动激发的产物OH、HNO和CO2．另一产物NO也被证实．由此确定了反应通道CH3O+NO，CH2NO+OH 和HNO+H2CO．其中CH3O+NO是主要的反应通道．还用CCSD(T)/6-311++G(df,p)//MP2/6-311G(d,p)的方法对上述通道的机理在理论上做了研究．理论计算的结果与实验观察相符．     

原子吸收硫化锌法间接测定精氨酸络合反应的机理研究

通过编程计算精氨酸和锌离子在不同pH条件下的各种存在形式,通过分析拟合分布图,研究了在硫化锌法原子吸收间接测定精氨酸时的pH对原子吸收响应的影响及络合反应的机理.经对不同形态的精氨酸与金属锌离子的共存区域的各种组合探讨,指出在pH 9.0左右最佳测定条件下的pH响应峰是由于精氨酸和锌离子的两种不同存在形式的变化所引起的左右峰边缘,精氨酸是以正一价荷电形态的精氨酸基Arg -与Zn(OH)2形成了可溶性络合离子[HN=CH(NH 3)-NH-(CH2)3-CH(NH 3)-COO]2Zn(OH)2.结果表明,理论分析计算的结果与实验数据得到了基本吻合,确定了硫化锌法原子吸收间接测定精氨酸时的络合物反应机理及络合物的组成结构.     

二溴卡宾与CH3OH多通道反应的理论计算

对单、三重态CBr2与CH3OH的多通道反应进行了理论计算. 在b3lyp/6-311g*水平上优化了势能面上构型并进行了构型确认. 计算了各物种经零点能校正的CCSD(T)能量. 结果表明, 单重态CBr2既可以与O－H键插入生成1,1-二溴代甲醚P1 (CH3OCHBr2), 也可以与C－H键插入生成2, 2-二溴代乙醇P3(Br2HCCH2OH). 同时, 存在单重态CBr2与CH3OH抽提双氢生成Pabs(CH2O+CH2Br2)的反应. 采用统计热力学及Wigner校正的Erying理论研究了主反应通道的热力学及动力学性质, 并对反应通道上的关键点进行了NBO和AIM分析.     

二溴卡宾与CH3OH多通道反应的理论计算

对单、三重态CBr2与CH3OH的多通道反应进行了理论计算. 在b3lyp/6-311g*水平上优化了势能面上构型并进行了构型确认. 计算了各物种经零点能校正的CCSD(T)能量. 结果表明, 单重态CBr2既可以与O－H键插入生成1,1-二溴代甲醚P1 (CH3OCHBr2), 也可以与C－H键插入生成2, 2-二溴代乙醇P3(Br2HCCH2OH). 同时, 存在单重态CBr2与CH3OH抽提双氢生成Pabs(CH2O+CH2Br2)的反应. 采用统计热力学及Wigner校正的Erying理论研究了主反应通道的热力学及动力学性质, 并对反应通道上的关键点进行了NBO和AIM分析.     

A1等离子体与甲醇团簇的反应

利用激光烧蚀-分子束法(LA-MB)对激光烧蚀金属铝靶产生的Al等离子体与脉冲分子束超声膨胀产生的(CH3OH)n团簇在气相条件下的反应进行了研究.烧蚀激光相对于脉冲分子束之间的延时不同,观测到团簇离子序列及团簇尺寸的变化,反映出脉冲分子束状态对反应条件及激光烧蚀等离子体状态的影响.在激光烧蚀发生于脉冲分子束的前段,主要反应产物为Al (CH3OH)n,但团簇尺寸较小;在烧蚀发生于脉冲分子束的中段,主要产物为H (CH3OH)n,团簇尺寸增大,强度减弱;在烧蚀发生于脉冲分子束的后段,观测到尺寸更大的水合质子化团簇H (H2O)m(CH3OH)n.结合团簇离子速度分布的特征,对团簇的产生机理进行了讨论.