355 nm激光作用下质子化丙酮-水团簇的多光子电离质谱

为研究由氢键形成的超分子体系内的质子化构型,利用355 nm多光子电离(MPI)技术结合飞行时间质谱（TOF-MS）得到丙酮和水的系列团簇质谱.实验观察到的主要产物是质子化的丙酮水团簇.其团簇构型归纳为(CH3COCH3)n(H2O)n－2H+,(CH3COCH3)n(H2O)n－1H+和(CH3COCH3)n(H2O)nH+.利用Gaussian 98程序优化了团簇的离子态构型,通过频率验证了构型的稳定性,并给出了相关能量和零点修正能.     

丁酮分子的多光子电离-离解机理

研究了丁酮分子经(n0,3d)共振的多光子电离-离解机理(MPID).多光子电离-飞行时间质谱测得的主要离子产物是C2H3O+和CH3CH+2,C2H3O+的强度为CH3CH+2的2～5倍,还有少量C2H+2,C2H+3和CH+3离子,未见到母体离子.主要离子产物的分质量多光了电离谱结构相似,而各离子产物的光强指数不同.实验结果说明丁酮分子的多光子电离-离解机理符合母体离子阶梯模型,文中用梯开关模型对主要产物离子的产生机理进行了解释.     

532 nm激光作用下CH3I分子的多光子电离

利用飞行时间质谱仪在超声射流冷却条件下探讨了532 nm激光作用下CH3I分子的多光子电离(MPI)解离过程和机制,得到了分子的飞行时间质谱,质谱中包含较强的I 、CH3 离子信号和较弱的CH3I 、CHn (n≤2)、C 、H 离子信号.不同激光能量下的质谱信号在排布上相似,但在强度上有差别.在532 nm激光作用下CH3I分子的多光子电离包括两个过程:一是CH3I分子由双光子激发到A带解离,生成I原子和CH3基团,然后再吸收光子实现中性碎片电离;另一通道是CH3I分子由三光子共振激发到里德堡C态,处于激发态的母体分子继续吸收两个光子电离形成母体离子,碎片离子可由母体离子解离形成.     

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.     

243～263nm CH3COCH3的多光子电离研究

在243－263nm紫外光波段通过质量选择光电离激发谱研究了丙酮（CH3COCH3）的光化学反应通道。分析母体离子CH3COCH3^+和碎片离子CH3CO^+、CH3^+的光电离激发谱和质谱峰宽可以知道：此光波段丙酮分子的光化学反应主要包括了丙酮分子经由（S1,T1）中间态产生母体离子的（1＋1）双光子电离通道,母体离子进一步解离产生碎片离子CH3^+的“光电离－光解离”通道和丙酮分子经由（S1,T1）中间态解离成中性自由基碎片CH3CO后再进一步被双光子电离的“光解离－光电离”通道。由母体离子光电离激发谱双光子阈值波长（255．67nm)给出的丙酮电离势（IP）为（9．696±0．004）eV。     

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.     

C_2H_2@C_(60)在飞秒激光作用下的分子动力学模拟

本文用含时密度泛函模拟了体系在外场为强激光场时的非线性光学性.并计算了C_2H_2@C_(60)和孤立C_2H_2分子在飞秒激光中分子的动力学过程,发现体系在脉冲激光作用的时间段内迅速电离,然后随时间演化也会发生持续的电离,这时的电离率不太高.在整个分子动力学过程中,可以观察到C_(60)内的小分子原子发生化学键的断裂和重组的行为,C_(60)结构在此过程中慢慢发生膨胀,最后分子键发生断裂,形成很多单电荷或者多电荷离子.同时发现体系被电离和解离的程度与激光的偏振方向有很大的关系.当激光偏振方向平行于分子轴时,分子发生共振的几率很大,能够产生丰富的碎片离子;垂直于分子轴时,共振的几率几乎为0,仅有母体离子出现.本文还发现当飞秒激光的偏振方向与分子轴平行时,能从氢化分子中有效提取H原子.     

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.     

N2O+离子A2Σ+电子态的光解动力学研究

用一束波长为360.55nm的激光，通过N2O分子的（3+1）共振多光子电离（REMPI）过程制备纯净且布居完全处于X2Π(000)态的母体离子N2O+，然后用另一束波长在275—328nm范围内的可调谐激光将制备的N2O+离子激发至预解离电子态A2Σ+.实验发现，由于解离碎片NO+所具有的一定的反冲速度，其TOF质谱峰明显比N2O+母体宽.通过分析NO+碎片TOF质谱峰形状，得到了解离产物的总平均平动能〈ET〉；通过考察〈ET〉随光解能量的变化，发现光解能量在32000cm-1附近约250cm-1的变化 关键词： N2O+离子A2Σ+态 TOF质谱峰 预解离机理     

800 nm激光作用下碘乙烷的多光子电离解离研究

在800nm飞秒激光作用下对碘乙烷多光子电离解离过程进行了研究,获得了碘乙烷分子的多光子电离飞行时间（MPI-TOF）质谱.光强指数分析表明母体离子主要发生3+3共振增强多光子电离（REMPI）过程.根据部分碎片离子占总离子信号的百分比对激光强度的依赖关系,讨论了碘乙烷的多光子电离解离机制,得出了C₂H₅I分子的多光子电离（MPI）属于母体离子离解阶梯模式.文中分析了母体离子在该波长下主要两条解离通道,其中C-I键的断裂为主要通道.应用高斯03在B3LYP/3-21G基组上计算了两条通道能量的变化,理论进一步验证了实验结果的合理性.     

自发喇曼散射技术对燃烧场的诊断

 介绍了利用Nd:YAG激光的三倍频激发自发振动喇曼散射技术对燃烧场的诊断及相关的实验原理，测量了不同配比条件下的CH₄-air预混火焰内的主要组分(N₂，O₂，H₂O，CH₄)及其相对浓度；并分别用分子浓度测温法和斯托克斯谱与反斯托克斯谱强度比法测量了火焰的温度；还对该技术测温、测浓度的不确定度进行了分析。将该技术应用到对复杂的固体燃剂燃烧场的诊断，取得了燃烧场中几种主要燃烧组分（N₂，H₂CO，CH₄，H₂O）的喇曼光谱，以及这些组分在燃烧过程中的变化信息。     

CH_4/CO_2反应对微细腔内CH_4/H_2O镍基催化重整反应的影响

本文针对微细腔内在Ni/α-Al_2O_3催化作用下,存在CH_4/CO_2反应时,数值研究了在不同的水碳比,不同的进口甲烷质量组分Rm,不同的进口流量与微细腔壁温下甲烷/水蒸气催化重整反应特性.结果发现,微细腔中存在CH_4/CO_2反应时,CH_4/H_2O催化重整反应中CO_2和CO的产生变化情况比其它反应机理下有较大的变化.随着水碳比增大,H_2和CO_2质量分数有所增大,而CO质量分数先增加后又明显地降低,并出现CO_2质量分数从小于CO质量分数变化到大于CO质量分数;增大Rm,能使反应更充分的发生,反应物的转化率,生成物的质量分数都有提高,并随着Rm的增加,生成产物中CO_2质量分数大于CO的质量分数时对应的水碳比临界值减小,在Rm为O.05、0.1、0.15时,对应的水碳比临界值分别为2.0、1.8和1.6;而混合物进口质量流量增加,反应物的转化率、生成物的产物含量都有不同程度的降低;但壁面温度的增加,反应速率有较大提高,能较明显提高反应物转化率.     

介质阻挡放电分解甲醇发射光谱分析

利用光学多道分析系统（Optical Multiple Analysis -OMA）,采用发射光谱方法,对甲醇气体介质阻挡放电 (dielectric barrier discharge---DBD)分解制氢过程进行了实验研究.通过对甲醇气体DBD放电等离子体荧光光谱的归属,确定了甲醇放电的主要荧光产物为CO、OH、H和CH;另外,还对CO和Ｈａ的荧光辐射强度随放电时间的演变过程进行了实验研究,发现在放电初始阶段,CO和Ｈａ的荧光辐射强度随放电时间急剧增强,表明了DBD放电能有效地分解甲醇气体,并由此对甲醇分解过程进行了分析讨论.在放电等离子体甲醇制氢过程中,最终产物是H2和CO;H2主要来自于ＣＨ２Ｏ分解以及甲醇分解产生的H原子直接生成;CO主要来源于ＣＨ２Ｏ分子分解产生.ＣＨ２Ｏ是甲醇分解制氢过程中一个关键的中间产物.     

液体相位共轭技术在高重复频率双程放大器中的应用

 采用丙酮液体作为相位共轭镜改善光束质量，实验研究了高重复频率二极管泵浦Nd:YAG双程放大器中液体SBS相位共轭技术的应用。结果表明：采用光束扫描方式，较明显地减小了液体介质热效应。激光器在重复频率400 Hz、注入能量40 mJ时，反射率达到65%。激光器使用SBS相位共轭镜后光束质量由2.3倍衍射极限提高到1.3倍衍射极限，激光脉宽由23 ns压缩到5 ns。     

The multielectron dissociative ionization dynamics of N2 molecule in intense femtosecond laser fields with arbitrary polarization

The field-ionization Coulomb explosion model is extended to investigate the multielectron dissociative ionization process of N₂ molecule irradiated by an intense femtosecond laser field with an arbitrary polarization. The ionization process of N₂ molecule is found to be optimal at the critical internuclear distance R_c=7a.u., which is independent of the laser polarization state, the molecular explosion channel and the angle between the molecular axis and the direction of laser electric field. The kinetic energies of the ion fragments are identical in the cases of linear and circular polarizations at the same incident laser intensity. However,the probability of electron ionization is very sensitive to the above three parameters. At the critical distance R_c=7a.u. the angular dependence of the threshold intensity for the over-the-barrier ionization leads to the geometric alignment of molecules in the case of linear polarization. The threshold intensity in the case of circular polarization is apparently higher than that in the case of linear polarization, which can well explain the significant decrease of ionization in the case of circular polarization. The numerical calculations are compared with the experimental measurements.     

分子内氮原子上亲核取代反应的理论研究

在MP2(full)/631+G(d,p)理论水平上,以-CHR-(CH2)3-NFCH3(R=H,CH3,CH2CF3,CHO,COCH3)为计算模型,对分子内可能发生的两条反应路径—氮原子上的亲核取代反应及消去反应进行了理论研究.结果表明,当进攻基团-CHR为碱性较强的基团,即R=H、CH3、CH2CF3时,有利于发生消去反应而生成直链化合物R-CH2-(CH2)3N=CH2;而当R为吸电子基团-CHO、-COCH3时,主要发生分子内氮原子上的亲核取代反应,产物为含氮的五员杂环化合物.这些理论预测与已有的实验结果吻合.     

四—（对—羟基苯基）卟啉在水／三氟乙酸溶液中J—聚集的光谱研究

本文研究了四－（对－羰基苯基）卟啉（ＴＣＰＰ）在Ｈ２Ｏ／ＣＦ３ＣＯＯＨ、Ｈ２Ｏ／ＣＣＩ３ＣＯＨ和Ｈ２Ｏ／ＣＨ３ＣＯＯＨ溶液中的ＵＶ－Ｖｉｓ吸收光谱、荧光光谱和拉曼光谱。实验表明,ＴＣＰＰ在Ｈ２Ｏ／ＣＨ３ＣＯＯＨ和Ｈ２Ｏ／ＣＣＩ３ＣＯＯＨ溶液中以分子态的Ｎ－质子化卟啉Ｈ８ＴＣＰＰ＾２＋存在,而在Ｈ２Ｏ／ＣＦ３ＣＯＯＨ中则形成Ｈ８ＴＣＰＰ＾２＋的Ｊ－聚集体。Ｊ－聚集体显示,ＵＶ－Ｖｉｓ吸收光谱和荧光光     

黄芩素磺酸根与钙离子的自组装作用

黄芩素磺酸根与钙离子在水溶液中自组装得到黄芩素-8-磺酸钙[Ca(H2O)6(C15H9O5SO3)][C15H9O5SO3].8H2O单晶,采用单晶X射线衍射对其组成和结构进行了研究。单晶衍射分析表明:黄芩素-8-磺酸钙属三斜晶系,空间群P1;结构中包含2个黄芩素-8-磺酸根阴离子、1个钙离子、6分子配位水和8分子结晶水。配位水、结晶水和黄酮骨架上的磺酸根、酚羟基、羰基之间以多种氢键相连,黄酮骨架之间存在π…π芳香堆积作用。配位作用、π…π芳香堆积、氢键以及阴阳离子间的静电引力将黄芩素-8-磺酸钙自组装成具有三维结构的超分子。     

飞秒强激光场中水分子的电离激发

本文运用含时密度泛函理论和分子动力学非绝热耦合的方法, 研究了水分子在不同极化方向的激光场中的电离和动力学行为. 计算结果表明, 对应相同的极化方向, 随着激光强度的增加, 水分子的电离增强; 对于相同强度的激光, 当激光极化方向沿水分子对称轴方向时, 水分子的电离最强, 当激光极化方向垂直水分子对称轴方向时, 水分子电离受到最大程度的抑制. 对水分子偶极矩的研究表明, 当分子处于线性响应区域时, x方向的激光只能激发起x方向的偶极振动而y方向的激光只能激发起y方向的偶极振动. 对水分子的键长和键角的研究表明, 在激光场中水分子的键长变长, 键角变大, 但变化幅度随着激光极化角的增大而减小. 此外, 研究还发现, 虽然在不同极化方向的激光脉冲的驱动下, 水分子OH键的振动频率与激光频率相当, 在脉冲关闭后, 振动频率减小, 但激光场的极化方向对水分子振动模式具有选择性. 关键词： 含时密度泛函理论 分子动力学 水分子 电离     

Adsorption Regularity and Characteristics of sp~3-Hybridized Gas Molecules on Anatase TiO_2(101) Surface

We report the anatase titanium dioxide(101) surface adsorption of sp~3-hybridized gas molecules,including NH_3,H_2O and CH_4,using first-principles plane-wave ultrasoft pseudopotential based on the density functional theory.The results show that it is much easier for a surface with oxygen vacancies to adsorb gas molecules than it is for a surface without oxygen vacancies.The main factor affecting adsorption stability and energy is the polarizability of molecules,and adsorption is induced by surface oxygen vacancies of the negatively charged center.The analyses of state densities and charge population show that charge transfer occurs at the molecule surface upon adsorption and that the number of transferred charge reduces in the order of N,O and C.Moreover,the adsorption method is chemical adsorption,and adsorption stability decreases in the order of NH_3,H_2O and CH_4.Analyses of absorption and reflectance spectra reveal that after absorbed CH_4 and H_2O,compared with the surface with oxygen vacancy,the optical properties of materials surface,including its absorption coefficients and reflectivity index,have slight changes,however,absorption coefficient and reflectivity would greatly increase after NH_3 adsorption.These findings illustrate that anatase titanium dioxide(101) surface is extremely sensitive to NH_3.