四氯化碳费米共振的拉曼光谱研究

费米共振现象是一种广泛存在于分子振动光谱中的现象,特别是结构比较复杂的多原子分子.在多原子分子中当振动倍频或组合频位于某一基频附近,由于发生振动耦合,会出现两个新峰,峰的位置向两侧发生移动,二者谱线强度发生变化,把这种现象称为费米共振.费米共振现象不仅存在于红外光谱中,也存在于拉曼光谱中.文章中测量了CCl4的拉曼光谱,利用所得到的谱线峰位和用Originpro7.5软件程序获得积分强度,用费米共振的相关理论计算了C-Cl的a1对称伸缩振动频率v1与C-Cl2的f对称弯曲振动频率v4的组合频(v1 v4)与(某一未知基频)C-Cl的f对称伸缩振动频率v03的费米共振特征参数,进而计算出了耦合系数W和这一未知基频v03.该文对理解费米共振,了解分子振动频率,研究分子结构有很重要的参考价值.     

二元溶液中基频拉曼散射系数随浓度变化对费米共振的影响

在二硫化碳(CS₂)和苯(C₆H₆)的二元溶液中,随着相对体积浓度而变化,C₆H₆的基频ν_１(992 cm-1) 的拉曼散射系数随浓度减小而增加,而CS₂的基频ν₁(656 cm-1)的拉曼散射系数则随浓度增加而增加。文章测量了这二元溶液相对不同体积浓度的拉曼光谱。结果表明,尽管CS₂和C₆H₆的基频ν₁的强度都随着浓度变化而发生较大变化,但C₆H₆的基频ν₁对其参与的ν₁+ν₆～ν₈费米共振几乎没有影响,而CS₂的基频ν₁强度的变化不仅对ν₁～2ν₂费米共振产生较大影响,还使基频ν₂发生变化。文章给出了实验结果,并用Bertran费米共振理论和群论给予了解释。     

二硫化碳在四氢呋喃中的费米共振特性研究

费米共振现象广泛存在于分子的振动光谱中,如红外光谱、拉曼光谱等。变换浓度方法是光谱分析的一种主要手段。文章中测量了二硫化碳(CS_2)在四氢呋喃(THF)中不同浓度下的拉曼光谱,引入Bertran理论分析研究v_1-2v_2费米共振现象随浓度的变化规律。研究表明,随着二硫化碳体积浓度的降低,溶液中的费米共振特性参数(如光谱强度比、频率间隔、耦合系数、非谐力常数)将随溶剂效应的影响发生明显的变化。例如,光谱强度比逐渐减小,耦合系数逐渐增加等。这些变化不仅受到溶液散射系数的影响,更重要的是弱氢键的形成对振动光谱的影响。光谱图中还出现了拉曼谱线的非对称移动,基频v_1基本没有发生频移,倍频2v_2却逐渐向高波数方向移动,这与理论上的对称移动不相符。通过对分子间微观作用的研究,弱氢键的作用机理可以很好的解释这种现象。这些分析对于进一步研究溶剂效应对费米共振的影响意义重大,对于溶液中的分子振动光谱研究更加具有参考价值。     

几种外场对费米共振的影响:费米共振的拉曼光谱研究

费米共振是分子内和分子间发生的基团间的振动耦合和能量转移现象。有关外场中费米共振的认识、拉曼光谱的研究方法及应用均待开发和推广。本文系统阐述了利用高压DAC技术、变温技术特别是课题组独创的变换溶剂浓度、LCOF等方法获得的有关费米共振的研究成果,即分子场、压力场、温度场等外场对分子内和分子间费米共振的影响:(1)分子场中a.由C_5H_5N在CH_3OH和H_2O中拉曼光谱变化研究表明溶剂效应对费米共振有明显影响;b.通过改变溶液浓度发现了其他方法未能发现的费米共振双线对非对称移动及双线对中倍频的基频亦受费米共振调谐的现象;c.溶液中的氢键、反氢键使分子基团重组而对费米共振产生显著影响;d.C_7H_8和m-C_8H_(105分子间发生会费米共振,且费米共振特性随溶液浓度明显改变;(2)压力场中a.随压强增加谱线蓝移,且频差△随压强改变而引起W改变;b.随压强增加CCl_4在C_6H_6中的v_1+v_4~v_3的W减小速度比纯液体中快,费米共振消失提前。这表明,压强引起的费米共振现象可揭示溶剂效应机理;(3)温度场中温度会影响分子费米共振特性,且对不同分子影响亦不同,温度对CO_2的费米共振影响较大,而对CS_2几乎无影响。本文对分子谱线的认证与归属、分子构象的确定及异构体的鉴别、氢键对分子结构与性质的影响等方面的研究提供了系统的理论与实验依据。     

压强对苯分子费米共振的影响

测量了在0—13GPa压强下苯分子的拉曼光谱,结果表明:所有拉曼谱带随压强的增加发生蓝移,并伴随某些谱带的劈裂和相对强度的变化;而对于苯分子的ν1+ν6—ν8两费米共振谱带,根据Betran理论,计算出它们的频率间隔Δ0随压强的增加而增大,这是由于合频ν1+ν6频移随压强增加速度大于相应于基频ν8速度的结果,进而导致了费米共振耦合系数ω和强度比Rf/a减小.当压强增加至11GPa时,费米共振现象消失,该现象用高压下相变给予解释.本结果丰富了环境变化对分子费米共振影响的研究内容,对谱线认证、归属有参考价值.     

变换溶液浓度方法研究费米共振

一些分子的拉曼散射系数随其在溶液中的浓度而变化.通过改变样品的浓度测量了CCl4,CS2和C6H6等几种溶剂的拉曼光谱并获得了费米共振的普遍规律,发现了两费米峰不对称移动、倍频峰的基频被费米共振调制并向同方向移动等弱费米共振的一些规律.这与Bier利用高压方法获得的结果相同.文章还验证了以下结论:参与费米共振的和频中的...     

高压拉曼光谱方法研究联苯分子费米共振

测量了0—15 GPa压强下联苯分子的拉曼光谱. 结果表明,随压强增加,分子内和分子间π-π共轭和离域效应增强,谱线的绝对强度变大、蓝移. 联苯分子的两费米共振谱线强度比R_f/a减少,频率差Δ增加,当压强为8 GPa时,费米共振现象消失,利用Betran理论得出了固有频率差Δ₀和耦合系数ω随压强的变化关系,通过高压下相变进行了解释,并探讨了高压下费米共振耦合变弱的机理. 关键词： 联苯 费米共振 高压 拉曼光谱     

溶液浓度对CCl4费米共振的影响

测量了四氯化碳在苯中不同浓度的拉曼光谱,分析了不同浓度下四氯化碳v₁+v₄~v₃费米共振的变化。结果表明:随着浓度的降低,两费米双光谱强度比R增加,而频差Δ减小、费米共振耦合系数W减小、非谐力常数K增加。这种费米共振随浓度的变化是由溶剂效应引起的,即随着四氯化碳在苯中的浓度降低,其拉曼散射系数(光谱强度)增加,使两费米双线光谱强度增加而减弱了费米共振。     

NO分子双光子诱导荧光的自吸收现象

以皮秒Nd:YAG激光器抽运的光学参量发生/放大器为激发光源,获得了在452.4 nm波长激光激发下,NO分子的双光子激光诱导色散荧光光谱(LIDFS)。并由此得到了NO分子基电子态的振动基频和振动非谐性系数分别为ω″_e=(1 904.7±7.3) cm-1, ω″_eχ″_e=(14.2±1.2) cm-1, ω″ey″_e=-(0.021 8±0.009 1) cm-1。在NO分子双光子LIDFS实验研究中,首次观测到了NO分子强烈的自吸收现象,在较高样品气压条件下,色散荧光光谱图中对应A 2Σ(v′＝0)→X 2Π(v″＝0)跃迁的谱线消失。实验结果表明,自吸收现象导致的该跃迁谱线强度的变化,随样品气压、激光场和样品作用区到荧光接收窗口距离的减小而减小。     

离子分子束源的浓度调制光谱研究

建立了一套交流放电产生离子分子束源的装置,以N₂为例,束流中N＋₂的发射谱强度远大于N₂的发射谱强度,N+₂(B)/N₂(C)高达6∶1。根据其发射谱,对交流放电过程和浓度调制光谱进行了测量研究,并计算了离子分子激发态振动温度和转动温度,分别为3 310和282 K。     

Influence of pressure effect on Fermi resonance in binary solution

The Fermi resonance behaviours of the two groups of binary solutions --- pyridine and methanol, benzene and carbon tetrachloride, under different pressures are investigated according to their Raman spectra. The effect of pressure on Fermi resonance in binary solution differs significantly from that in pure liquid. In a binary solution, with the intermolecular distance shortening, the intermolecular interaction potential increases, the shift rates of the Raman spectral lines increase, the spectral line splitting occurs ahead of that in pure liquid, and the wavenumber separation Δ₀ between the unperturbed harmonic levels shifts more quickly, too. The Fermi resonance parameters, the coupling coefficient W and the intensity ratio R of the two Raman bands, decrease rapidly with pressure increasing, and the pressure at which Fermi resonance phenomenon disappears is much lower than that in pure liquid, especially in the solution whose molecules are of the same polarity. This article is valuable in the identification and the assignment of spectral lines under high pressure, as well as the study of high pressure effect, intermolecular interaction, and solvent effects in different cases, etc.     

用液芯光纤研究stokes/anti-stokes拉曼强度比测温

液芯光纤可以使拉曼光谱强度提高103倍。研究了在stokes/anti stokes拉曼光谱强度比测温中如何获得理想测温结果的方法。用长为5.20m、内径为50μm的含C6H6和CCl4混合液体的液芯光纤,获得了高强度CCl4的±218cm-1,±314cm-1和±459cm-1的拉曼光谱。利用各光谱带的stokes与anti stokes的强度比(Is/Ia),确定了液芯光纤所在处的温度。实验结果表明,±459cm-1的强度比的实验值与理论值符合得很好,±218cm-1为较好,±314cm-1稍差一些。从理论和实验两方面总结了拉曼频移、光纤损耗、溶剂效应、仪器响应等对测温结果的影响。     

四氯化碳ν_1振动在费米共振光谱特性参数中的作用

研究了CCl4的ν1+ν4与ν3的费米共振现象。结果表明ν1振动频率是影响费米共振红外和拉曼光谱特性参数(峰位差Δ,耦合系数W,光谱强度比R,非谐力常数K等)的主要因素,而其光谱强度大小却与这些参数无直接关系。本文用Berttran理论和群论对这一结果给以解释。该研究对理解费米共振现象和分子结构研究中的谱线归属等有参考价值。     

对苯醌络合物对费米共振的影响

费米共振现象不仅存在于简单化合物中,复杂的络合物振动光谱中同样存在。简单化合物“加和”形成络合物,分子间某些基团的特性也随之改变,分子光谱就会产生明显的变化。在一定条件下,对苯醌与脯氨酸能够形成电子转移络合物,但其拉曼光谱强度比较小,采用Teflon液芯光纤可以获得高质量的共振拉曼光谱。实验分别获得了对苯醌和其络合物的拉曼光谱图,利用J.F.Bertran量子力学微扰理论,对分子的费米共振特性进行分析。结果表明,络合物的形成使得CO键的费米共振峰向高波数方向移动,拉曼光谱强度比减小,频率间隔增大,耦合系数增大。这种变化的原因解释为,混合溶液中,脯氨酸作为给体,苯醌作为受体,脯氨酸中的N原子上的非成键电子转移到对苯醌的π反键轨道上形成了n—π*电子转移络合物,使分子的振动能级发生了变化。这些分析为研究大分子、络合物以及聚合物的谱线认证、归属提供了新的思路和线索。     

四氯化碳和二硫化碳中乙醇构象异构体布居的羟基伸缩振动拉曼光谱

综合利用拉曼光谱和密度泛函理论研究了乙醇在四氯化碳、二硫化碳溶液中乙醇构象异构体的布居. 首先确定了trans和gauche构象乙醇在OH伸缩振动拉曼光谱中的归属,然后结合理论计算的拉曼散射截面估计了两个异构体的能级差。 可以看出在四氯化碳和二硫化碳中trans乙醇更稳定。通过分析不同温度的拉曼光谱,发现范霍夫方程在这里并不适用. 利用玻尔兹曼分布律和理论拉曼散射截面,发现了两个异构体的能级差随着温度升高而增大,这反映了溶剂与乙醇之间越弱的分子间相互作用更有利于trans构象乙醇的布居。     

液芯光纤方法研究溶剂对分子拉曼光谱强度的影响

液芯光纤可以大幅度提高拉曼光谱强度. 本文用液芯光纤方法测量了CCl4 在CS2 和C6H5Br中不同浓度下459 cm-1,314 cm-1和218 cm-1的拉曼光谱强度,验证了一些溶剂使某些分子拉曼光谱增强的溶剂效应.