铌硫簇离子的激光生成及其类芳香性本质初探

在自制的仪器上,进行了铌与硫的激光等离子体反应并记录了通过反应生成的正负离子的质谱。在反应生成的Nb_nS_m~+(n=1—6)中凡满足n<4,m=n+1;4≤n≤5,m=n+2;n=6,m=n+4的正离子均显示出相当突出的信号强度,其中的簇离子可能具有同[Mo_3S_4]~(4+)中的Mo_3S_3簇环相类似的类芳香性。在负离子质谱中也能观察到类似系列的Nb_nS_m~-,只是它们中的硫原子数均比相应的正离子多了4个,因而基本上实现了配位饱和。     

铁硫二元团簇的产生及其紫外光解

用激光蒸发固体样品的方法产生了各种铁硫原子簇离子Fe_nS_m~+(n=1—13, m=1—13), 并且用串级飞行时间质谱仪研究了这些团簇离子的紫外激光解离规律. 实验发现, 所有组成为m=n, m=n-1与m=n+5的离子均具有较大的丰度, 表明它们具有较好的稳定性. 各种Fe_nS_m~+离子的紫外光解结果显示出, 当n<n)离子的结构为在Fe_nS_n~+核心外围再键合上其他的S原子.     

锰/磷、钛/磷二元团簇的激光溅射产生与光解

利用激光溅射法直接产生了锰/磷、钛/磷二元团簇正、负离子MxPy±(M=Mn、Ti),并用串级飞行时间质谱仪研究了团簇离子的组成与激光光解规律.实验表明钛与磷间成簇的能力强于锰与磷间成簇的能力,且MPy+(M=Ti、Mn)团簇离子系列表现出峰强度随所含磷原子数目的奇偶性变化,这可能与P4结构的特殊稳定性有关.激光光解实验表明,失去中性P2、P4的通道为主要光解通道.随着团簇离子的生长,锰/磷团簇正离子逐渐由富磷簇向富金属簇过渡,钛/磷则趋向于形成钛原子数目与磷原子数目接近相等的团簇正离子,而二者与磷形成的团簇负离子MxPy-(M=Mn、Ti)逐渐趋向于x≈y,随样品中磷含量增加,锰/磷易形成富磷簇,钛/磷的组成趋向不改变.     

激光溅射-分子束法研究镁、铝离子与乙腈分子的气相化学反应

利用激光溅射-分子束技术研究了Mg+、 Al+与乙腈分子的气相团簇反应.根据反射式飞行时间质谱检测的结果发现, Mg+、 Al+与乙腈分子反应形成不同尺寸的团簇离子产物,其中Al+与(CHCN)n的结合数n=1～10,而Mg+与(CHCN)n的结合数n=1～5. Al+(CHCN)n、 Mg+(CHCN)n团簇离子产物的强度分布都存在明显的强度间隙现象. Al+与(CHCN)n进行缔合时,出现了两个强度间隙;而Mg+与(CHCN)n进行缔合时,则只存在一个强度间隙. Al+的第一强度间隙在n=4～5,第二强度间隙在n=6～7;而Mg+的强度间隙在n=2～3.     

甲醇团簇的多光子电离质谱及其从头算

用355 nm激光对脉冲分子束超声膨胀冷却的甲醇分子进行多光子电离, 飞行时间质谱仪观测到除甲醇碎片离子外的质子化甲醇团簇(CH3OH)nH+(n=1-16), 且离子的种类及相对强度与激光相对于脉冲分子束的延时无关, 取决于团簇离子内在结构的稳定性. 结合从头算密度泛函理论, 在B3LYP/6-31G(d)基组水平上优化得到了(CH3OH)n和(CH3OH)nH+(n=1-4)的稳定构型. 振动频谱分析显示, 团簇中最强的红外振动模主要来自氢键H伸缩振动的贡献. 团簇电离后发生于团簇内的质子转移反应也可能与激光电离引起的与氢键有关的振动模激发密切相关.     

气相过渡金属钽和钇-碳链团簇的质谱研究

Nd:YAG产生的二倍频532nm激光消融金属靶表面,同时含有3%乙炔的氦载气喷向旋转的金属靶,通过等离子体反应形成中性的气相过度金属-碳链团簇分子。经过超声膨胀,由Skimmer形成准直的分子束,进入飞行时间质谱仪的电离区,被193nm的准分子激光电离。实验发现,钽奇数碳链的过渡金属钽团簇离子信号较小,而偶数碳链的团簇离子信号较大。钇碳链观察到了YCm+(m=1～4,6)、Y2Cn+(n=2,4,6)和YCnH2+(n=2～6)的离子信号。     

InnNa和InnNa+(n=2-8)的团簇结构和电子性质

在密度泛函理论B3LYP水平上, 对InnNa和InnNa+(n=2-8)团簇进行了结构优化和振动频率计算. 计算结果表明, InnNa(n=2、3、4、6)最稳定结构中的对称性分别为C2v、C3v、C4v和C2v, 而InnNa(n=5、7、8)的最稳定结构的对称性为C1点群. 从InnNa(n=4-8)的最稳定结构可以看出, Na原子均位于四个In原子形成的四边形面上. 对于InnNa+(n=2-8), 除了In2Na+、In4Na+和In7Na+, 其它结构都与其中性结构相似. 进一步计算InnNa(n=2-8)团簇的平均结合能、能量的二阶差分以及绝热电离能表明, InnNa(n=2-8)团簇能量的二阶差分呈现奇偶交替特征, In4Na和In6Na较其它团簇更为稳定, 而且理论计算得到的绝热电离能和实验结果吻合得很好.     

氨和甲醇团簇中的质子转移反应

应用激光多光子电离质谱和分子束技术研究了氨和甲醇二元团簇,实验观测到两个系列质子化的团簇离子: (CH3OH)nH+和(CH3OH)nNH4+(1≤n≤14 ),其产生是经过二元团簇内的质子转移反应。同时也研究了氘代甲醇CH3OD和氨混合团簇,结果表明OD原子团中的D转移概率比CH3原子团中的质子转移概率大几倍。在HF/STO-3G和MP2/6-31G*　*水平上对氨和甲醇二元团簇进行了计算,结果表明与CH3相比OH中的质子转移更加容易,因为CH3中的质子转移过程要克服高度约120 kJ/mol的能垒。     

大气环境中的水分子团簇分布和H+(H2O)n(n=4～16)离子的解离

报道了用质谱学方法首次测得的大气中各种水的团簇分布情况.表明在室内大气环境下,水主要是以几个至几十个水分子所组成的分子团簇的形式存在,且团簇的分布与空气湿度,即水在空气中的分压有关.实验中,除观测到空气中也存在前人已报道过的具有笼状结构的H+(H2O)21外,还观测到其他几种较稳定结构的水的团簇,即H+(H2O)4,H+(H2O)10和H+(H2O)15.实验中所测得的水分子团簇分布结果与使用的离子源以及质量分析器种类无关.我们还用碰撞诱导解离(CID)的方法研究了H+(H2O)n(n=4～16)离子的碰撞解离产物,结果表明,对于H+(H2O)n(n=4～16)的离子,其较稳定的离子的碰撞解离产物均为H+(H2O)n(n=4～6).我们还进一步研究了H+(H2O)10离子的碰撞解离产物与碰撞气体(即Ar气)密度的关系,得到了碰撞气体密度与碰撞解离产物分布的关系.     

Pb_mTe_n(m+n≤6)团簇的结构与稳定性(英文)

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在SDD基组水平上对PbmTen(m+n≤6)团簇的几何结构、平均原子键能、离解能及HOMO-LUMO能隙进行了计算分析.结果表明:纯Pb团簇比纯Te团簇稳定,PbnTe比PbTen(n=2-5)稳定,PbnTe2比Pb2Ten(n=3-4)更加稳定;混合团簇PbmTen的HOMO-LUMO能隙在1.87-3.55eV之间,表明该团簇具有半导体性质;在所有团簇中,PbTe团簇最稳定.     

The formation and photolysis of tantalum sulfide cluster ions

Tantalum sulfide cluster ions were produced by direct laser ablation, and were studied with a tandem time-of-flight mass spectrometer. The main dissociation channel of the UV-photolysis (248 nm) of tantalum sulfide cluster ions is sequent S₂ loss. Structures with Ta₃S₄ and Ta₄S₆ as frameworks were suggested for the large tantalum sulfide cluster ions.The work was supported by the National Natural Science Fouldation of China.     

铝硫二元团簇的组分及其光解规律

硫与金属元素所形成的二元团簇具有很多重要的特性,已受到人们的普遍重视.用激光-串级飞行时间质谱仪,我们曾研究了硫与过渡金属钽、铁等的二元团簇.最近我们选取主族金属元素铝,研究了铝硫团簇的形成及其光解,实验结果表明,与钽硫或铁硫团簇相比,铝硫团簇无论在其组份构成还是在其光解方面,都表现出鲜明的特有规律性.实验的主要参数如下:溅射用激光为Nd:YAG 二倍频,其输出强度控制在约10~7W·cm~(-2),激光的重复频率10Hz 样品位于激光束的焦点附近,由焦距f=50cm 的透镜调整其聚焦状     

铌硫簇离子的激光产生与质谱分析

黄建全、卢嘉锡等提出的[MO_3S_4]~(4+)簇骼中Mo_3S_3簇环具有类芳香性本质的观点,已逐渐为国内外化学者所接受。围绕着这一思想,我们最近在自制的仪器上进行了铌与硫的激光等离子体反应。在高温的激光等离子体中,各种物种一般皆有较高的内能,所以只有结构很稳定的化合物离子才可能较大量地生存下来,为质谱计所检测。铌仅比钼少一个价电子,Nb_3S_4~(4+)与[MO_3S_4]~(4+)是等电子的,铌与钼为同一周期的相邻元素,所以Nb_3S_4~+很可能也同样具有类芳香性的Nb_3S_3簇环,结构比较稳定。如果是这样的话,它应当在激光等离子体质谱中有突出的信号强度。我们的实验结果正是如此。     

四核簇离子S42+、Se42+、Te42+、Bi42-、Sn42-和Ge42-的电子结构与化学键

本文用EHMO法计算四核簇离子S_4~(2+)、Se_4~(2+)、Te_4~(2+)、Bi_4~(2-)、Sn_4~(2-)和Ge_4~(2-)的电子结构。讨论了平面正四边形S_4~(2+)、Se_4~(2+)、Te_4~(2+)和Bi_4~(2-)簇离子与蝴蝶形四核原子簇在成键性质上的不同。比较Sn_4~(2-)、Ge_4~(2-)簇离子与P_4、As_4原子簇电子结构的差别,分析Sn_4~(2-)和Ge_4~(2-)稳定性较差的原因。     

Protonation and Dehydrogenation During the Multiphoton Ionization of the Cluster: C_4H_5N(H_2O)_n

Proton transfer process in hydrogen-bonded clusters has attracted great interest of many chemists in physical chemistry and biochemistry1-5. Pyrrole (C4H5N) is one of the building blocks of some important biomolecules6. And pyrrole is a compound of five-membered hetero-cyclic aromatic ring, in which a lone pair of electrons offered by the N atom and the two double bonds form a delocalized big ( bond. In this paper we report on the observations for the cluster system pyrrole-water by use of a…     

Syntheses and Structural Characterization of Multi-component Chalcogenide Compounds Based on Pyridine/1,2-Ethanedithiol Solvent

Reactions of Sn powder, cadmium iodide, rubidium carbonate, and sodium sulfide yielded two new compounds: three-dimensional chalcogenide Rb Na_3Cd_2Sn_2S_8(1) and layered ternary compound Na_2CdS_2(2). 1 and 2 have been determined by single-crystal X-ray diffraction: 1 belongs to the orthorhombic space group Pca21, with a = 13.486(3), b = 6.7310(14), c = 18.401(4) ? and Z = 4; 2 crystallizes in the R 3 m space group, with a = 3.718(3), c = 26.170(4) ? and Z = 3. Study of the yellow block shaped crystals of 1 reveals that the structure consists of tetrahedral CdS_4 and SnS_4. The {Cd_2Sn_2S_8} cluster shows a 12-numbered ring structure assembled by corner-sharing of alternating SnS_4 and CdS_4, and the rubidium and sodium ions act as void-filling and charge compensating cations. The dark orange hexagonal crystal of compound 2 consists of a unique 1$[CdS_2]~(2-) layer, which are separated by the Na+. UV/Vis absorption spectrum exhibits the materials 1 and 2 have semiconductor properties.     

钪-硫团簇的形成和光解

报道了用激光直接溅射法产生钪硫团簇, 并用串级飞行时间质谱仪研究了所产生的团簇离子的分布及紫外激光光解规律。钪硫二元团簇正负离子都是由周边硫原子包围团簇骨架而构成的, 骨架是由包含着不同数目的Sc2S3这样的组份单元组成, 它们结合紧密, 构成了稳定的钒硫团簇的核心。稳定的团簇正离子为ScS(Sc2S3)n^+和Sc2S2(Sc2S3)n^+。稳定的团簇负离子为ScS2(Sc2S3)n^-,S3(Sc2S3)n^-, (Sc2S3)n^-。周边硫原子数目随样品中硫的摩尔含量的增加而增多, 它们结合较弱, 易于剥离。在紫外光解时往往以失去S2, S4, S6的方式解离。通过分析认为具有组份单元的Sc对于S团簇的结构可能是一种笼状结构。     

六棱柱型金属团簇化合物Mo2Ag4S8(dppy)4的合成与非线性光学性质

新合成了一种六棱柱型金属团簇化合物Mo2Ag4S8(dppy)4, 并用X射线单晶衍射结构分析方法测定了其晶体结构. 应用Z-scan技术研究了该金属团簇化合物在波长为532 nm的纳秒激光脉冲作用下的三阶非线性光学特性. 为了研究Mo2Ag4S8(dppy)4的非线性起源, 应用泵浦探测技术研究了该金属团簇化合物在波长为532 nm的皮秒激光脉冲作用下的光学非线性响应. 实验结果表明金属团簇化合物Mo2Ag4S8(dppy)4具有自聚焦特性和非线性吸收特性; 非线性折射率n2, 非线性吸收系数β和非线性极化率χ(3)分别为1.45×10－10 esu, 6.2×10－10 m/W及2.1×10－11 esu. 实验结果表明金属团簇化合物Mo2Ag4S8(dppy)4的光学非线性响应是非线性吸收和非线性散射共同作用的结果.     

Electronic Structures and Chemical Bonding of NbS6-/0 Clusters

Density functional theory(DFT) and coupled cluster theory(CCSD(T)) calculations were employed to investigate the structural and electronic properties of Nb S_6~- and Nb S_6 clusters. Generalized Koopmans' theorem was applied to predict the vertical detachment energies and simulate the photoelectron spectra(PES). The current study indicated that various types of sulfur ligands(i.e., S~(2-), S~(2-), S_2~(2-) and S_3~(2-)) were presented in the lowest-energy structures of Nb S_6~(-/0). The ground-state structure of Nb S_6~- is shown to be Cs(~1A') symmetry with a terminal S~(2-), a side-on bound S_2~(2-) and a S_3~(2-) ligands. Molecular orbital analyses were performed to analyze the chemical bonding in NbS_6~(-/0) clusters and elucidate their structural and electronic properties.     

Generation and collision-induced dissociation of ammonium tetrafluoroborate cluster ions

Singly and doubly charged cluster ions of ammonium tetrafluoroborate (NH4BF4) with general formula [(NH4BF4)nNH4]+ and [(NH4BF4)m(NH4)2]2+, respectively, were generated by electrospray ionization (ESI) and their fragmentation examined using collision-induced dissociation (CID) and ion-trap tandem mass spectrometry. CID of [(NH4BF4)nNH4]+ caused the loss of one or more neutral NH4BF4 units. The n = 2 cluster, [(NH4BF4)2NH4]+, was unique in that it also exhibited a dissociation pathway in which HBF4 was eliminated to create [(NH4BF4)(NH3)NH4]+. Dissociation of [(NH4BF4)m(NH4)2]2+ occurred through two general pathways: (a) 'fission' to produce singly charged cluster ions and (b) elimination of one or more neutral NH4BF4 units to leave doubly charged product ions. CID profiles, and measurements of changing precursor and product ion signal intensity as a function of applied collision voltage, were collected for [(NH4BF4)nNH4]+ and compared with those for analogous [(NaBF4)nNa]+ and [(KBF4)nK]+ ions to determine the influence of the cation on the relative stability of cluster ions. In general, the [(NH4BF4)nNH4]+ clusters were found to be easier to dissociate than both the sodium and potassium clusters of comparable size, with [(KBF4)nK]+ ions the most difficult to dissociate.