时间分辨电子自旋共振及其应用

简要介绍了作者研制的高时间分产电子自旋共振（ＴＲＥＳＲ）波谱仪的结构与特点。报道了均相与微复相体系中光解自由基的自旋相关自由基极化;在对苯醌的乙二醇／水／硫酸溶液中,观察到苯醌自由基与溶液中质子发生交换效应。综述了ＴＲＥＳＲ在光诱导极化与光诱导电子转移研究方面的应用。     

光解杜醌/氢给体均相体系的CIDEP研究

以杜醌为光敏剂,用高时间分辨电子自旋共振 (TRESR)波谱仪研究了杜醌/乙二醇体系、杜醌/氮氧自由基/乙二醇体系的化学诱导动态电子自旋极化(CIDEP).实验表明,紫外激光照射下,在杜醌/乙二醇溶液中得到以三重态机理极化为主的中性杜半醌自由基DQH*和以碳为中心的乙二醇碳自由基R*(OH)2的极化信号,而加入氮氧自由基 TEMPO后,则只观测到极化的TEMPO的E+E/A极化谱,其产生机理属于以四重态为先驱的自由基-三重态对极化机理(QP-RTPM),结合极化强度的理论计算对该体系的极化形成过程进行了分析.     

光解丙酮/乙二醇体系的CIDEP实验研究

紫外激光照射下,用时间分辨电子自旋共振(TRESR)波谱仪研究了光解ACETONE/EG体系的化学诱导动态电子极化(CIDEP),得到了丙酮羰自由基(CH3)2C.OH和乙二醇羰自由基CH2OH C.HOH的发射/吸收(E/A)型极化信号,这是一个RPM极化过程.在胶束环境中,不同表面活性剂以及不同的浓度对体系极化的影响是不同的.阳离子表面活性剂CTAB对体系中生成的自由基的极化机理没有产生显著影响,而加入体系中TX-100的浓度对体系的极化机理却产生了很大的影响.在ACETONE/EG体系中,随着TX-100浓度的增加,TM机理对极化强度的贡献明显增大.     

腐植酸溶液的声化学降解研究

采用频率为1.8MHz的超声波在固定式声化学反应器内研究了声化学降解腐植酸的自由基氧化历程。通过采用TA溶液作为OH自由基捕获剂,吡啶溶液作HO2自由基捕获剂,以及KI溶液的I2释放法分别确定出实验条件下反应溶液中OH自由基的浓度为10^-7M,HO2自由基浓度为10^-5M及H2O2浓度为10^-5M。在此基础上研究了均相与多相催化条件下声化学降解腐植酸溶液的TOC削减情况。发现CeO2和Cu2O催化作用下腐植酸的降解效率分别较均相条件下提高40％和20％。并就反应机理和反应动力学过程进行了描述。     

考虑光镊效应的飞秒激光双光子加工线宽

采用自由基浓度起伏理论结合光镊集聚效应,理论研究了飞秒激光双光子加工的线宽问题。根据双光子光聚合过程中自由基浓度随时间变化的关系,考虑光镊效应对自由基分布范围的影响,得到了飞秒激光双光子加工线宽的表达式。研究了线宽随扫描速度与激光功率的变化关系,并讨论了不同光引发剂对线宽的影响。得到了以自由基浓度起伏为基础,并考虑光镊效应的双光子加工线宽表达式,该结果与实验结果相符。研究结果为飞秒激光双光子加工的研究提供了新的思路,为光镊集聚效应对线宽影响的实验研究提供了理论依据。     

TX-100胶束中光解蒽醌的TR-ESR研究

用时间分辨电子自旋共振(TRESR)波谱仪研究了光解蒽醌自由基的化学诱导动态电子极化(CIDEP).实验测量表明,在蒽醌/乙二醇/TX-100体系中,蒽半醌自由基AQH·有很强极化ESR信号,在激光激发后~0.8μs,检测到蒽醌负离子基AQ·^-的信号,表明AQH·自由基部分地离解为负离子基AQ·^-.     

三重态分子/稳定自由基体系超精细相关CIDEP的理论计算

光激发三重态分子/氮氧自由基的乙二醇溶液得到E+E/A极化的CIDEP谱,以光激发三重态与二重态自由基相互作用模型,考虑自由基的超精细相互作用,利用二阶微扰理论及相互作用表象下的密度矩阵,理论上计算了此类体系的CIDEP.     

固体高分辨DNP CP/MAS探头的研制及DNP实验技术的探讨

介绍了自行研制的用于动态核极化实验的固体高分辨CP/MAS探头,给出了典型含自由基固体样品的DNP增强高分辨NMR谱.并对动态核极化实验中的技术问题进行了讨论,提出了相应的解决方法.     

TX100胶束中光解蒽醌的TRESR研究

用时间分辨电子自旋共振（ＴＲＥＳＲ） 波谱仪研究了光解蒽醌自由基的化学诱导动态电子极化（ＣＩＤＥＰ） ．实验测量表明,在蒽醌／ 乙二醇／ＴＸ－ １００ 体系中,蒽半醌自由基ＡＱＨ·有很强极化ＥＳＲ 信号,在激光激发后～０ ．８μｓ,检测到蒽醌负离子基ＡＱ·－ 的信号,表明ＡＱＨ·自由基部分地离解为负离子基ＡＱ·－ ．     

安息香及其衍生物光反应的CIDNP研究

本文用光照的¹H化学诱导动态核极化技术,研究了安息香及其衍生物的光化反应。并通过不同浓度的自由基捕获剂(PBN)的加入,对所研究体系的CIDNP效应的影响,分析推断了安息香等的光解及其光解自由基的复合的反应机理。并讨论了双取代安息香醚的光反应机理随取代基的变化而有所不同。     

杜醌自由基光化学路径的CIDEP研究

用自制的高时间分辨电子自旋共振波谱仪,测量得到了酸性、碱性和胶束环境下的光解杜醌/乙二醇(DQ/EG)溶液瞬态自由基的化学诱导动态电子自旋极化(CIDEP)谱.在光解均相DQ/EG溶液时,观察到了以增强发射的的中性杜半醌自由基(DQH.)的CIDEP信号;在碱性环境下(pH=9)和TX-100胶束环境下光解DQ/EG体系时得到杜醌负离子自由基(DQ-.)的CIDEP信号;在酸性环境下(pH=2.5)光解DQ/EG体系时,出现的又是中性杜半醌自由基(DQH.)的CIDEP信号.实验结果显示,DQH.由3DQ*与EG之间的氢原子转移反应生成,DQ.-由DQH.的去质子化反应生成,反应中伴随着极化转移.     

时间分辨ESR与电子自旋极化研究

介绍了近年发展起来的时间分辨TRESR技术，以3个实例介绍了用TRESR研究光解自由基的电子自旋极化的状况，指出研究自旋极化可以得到关于分子激发态和自由基反应动力学等丰富的多方面信息，TRESR技术是研究光与分子相互作用的一种重要手段。     

基于滴定法探究溶液浓度与折射率的关系

文章以酒精溶液、NaCl溶液和蔗糖溶液为研究对象，迈克尔逊干涉仪为载体，采用滴定法研究了以上溶液在20℃环境下的折射率与其浓度之间的关系。通过拟合浓度与折射率之间的变量关系，运用积分运算得到折射率n随浓度c变化的函数关系n(c),进而给出溶液在任意浓度的折射率。该实验既可作为大学物理设计性实验或拓展实验，培养学生的动手能力和创新能力，也可运用于测量溶液在不同浓度下的折射率，具有较好的应用前景。     

空化水中HO2自由基的测定

采用频率为1．8MHz,声强为1－5W／cm2的超声波引发水中的空化效应,通过采用吡啶溶液作为HO2自由基捕获剂,测出了实验条件下空化水中HO2自由基的浓度水平为10－5M。     

超声波在不同浓度NaCl溶液中传播速度的研究

利用超声波声速测定仪测定出超声波在不同浓度NaCl溶液中的传播速度.实验给出,超声波在NaCl溶液中的传播速度与溶液浓度呈线性关系.溶液温度对超声波波速也有影响,并从理论作了分析研究,给出了合理的解释.     

基于光子晶体的物质的量浓度测量研究

利用平面波展开法对二维光子晶体在H极化下的光子带隙进行数值计算。考虑了溶液温度和物质的量浓度对光子带隙的影响。结果表明,以半乳糖和木糖的水溶液作为空气孔中介质材料,当溶液物质的量浓度一定时,光子带隙随溶液温度的变化而改变;而当溶液温度一定时,光子带隙随溶液物质的量浓度发生变化。较高物质的量浓度和较高温度的溶液更容易形成光子带隙。在某些情况下,木糖的光子带隙大于半乳糖的光子带隙。     

关于洛伦兹力演示实验的研究

文章分析电解质溶液中带电粒子在电磁场中的运动现象,探讨决定洛伦兹力大小的各影响因素,并对其进行详尽的理论分析.其中电解质溶液之间的关系为实验重要影响因素,理论推导得到二者间的函数关系,通过实验测得电导率和溶液浓度之间关系曲线,并将实验结果与理论分析进行了对比.研究发现洛伦兹力演示实验的关键性因素为电解质溶液的电导率和溶液浓度之间的关系,结合实验结果找到电导率最大时溶液浓度的范围.     

表面修饰的Ag2S纳米微粒的光学非线性特性

用胶体法制备了表面分别修饰六偏磷酸钠 (HMP)和 2 ,2’ 联吡啶 (BPy)的Ag2 S纳米微粒。通过背向简并四波混频实验装置对它们在单光子非共振区域的三阶光学非线性进行了实验研究 ,分别测量了两种Ag2 S纳米微粒在它们超滤液中三阶非线性极化率 χ( 3 ) 随浓度的变化 ,并拟合得到了两种纳米微粒的三阶非线性极化率。实验结果表明 ,双光子共振增强是实验中非线性极化的主要过程 ,同时实验结果也表明了局域场效应对单光子非共振三阶非线性极化率的增强作用     

淀粉自由基弛豫发光

为了研究淀粉自由基的变化规律,以生物光子辐射理论为基础.根据化学发光的动力学模型,建立了淀粉自由基的发光动力学方程,并根据自由基发光强度与自由基浓度的关系,通过分析得到了淀粉自由基的湮没方程,得到了光强随时间的变化函数.通过拟合发现,函数在不同温度下随时间的变化曲线与实验曲线的相关系数都在0.98以上,能很精确地刻画自由基的弛豫发光规律.     

乙二醇均相及其TX-100胶束溶液中光敏分子菲醌的激光光解研究

用时间分辨电子自旋共振（TR-ESR）和瞬态吸收光谱技术,研究了菲醌在乙二醇均相及其TX-100含水胶束溶液中的光化学反应机理。化学诱导动态电子极化（CIDEP）谱和瞬态吸收光谱都表明,在乙二醇均相溶液中,菲醌光激发三重态3PAQ* 夺取氢原子形成中性自由基PAQH.,三重态机理是CIDEP形成的主要机理。在TX-100含水胶束溶液中,光解主要得到菲醌负离子基PAQ-．,PAQ-．由PAQH.解离形成,解离过程中伴随着极化转移。