介质阻挡放电甲醇脱氢偶联一步合成乙二醇反应中氢气的催化作用

利用原位发射光谱表征和在线色谱分析,研究了甲醇介质阻挡放电脱氢偶联一步合成乙二醇反应中氢气的催化作用,考察了放电频率、甲醇和氢气进料量以及反应压力的影响.结果表明,在介质阻挡放电产生的非平衡等离子体中,H2不但能显著提高甲醇转化率,而且能显著提高乙二醇的选择性.在300°C,0.1 MPa,反应器注入功率为11 W,放电频率为12.0 k Hz,甲醇气体进料量为11.1 m L/min,氢气进料量为80–180 m L/min的条件下,甲醇转化率接近30%,乙二醇选择性大于75%.乙二醇收率与激发态氢原子的Hα谱线强度之间存在同增同减关系.由此推测,氢原子是起催化作用的活性氢物种.活性氢物种的生成途径是:基态氢分子通过与电子碰撞变成激发态,激发态氢分子通过第一激发态氢自动解离为基态氢原子.放电反应条件通过影响氢分子解离来影响氢气的催化作用.氢气在非平衡等离子体中显示的催化作用有可能为开辟新的化学合成途径提供重要机遇.     

μ介子氢原子在双色激光场驱动下产生单个仄秒脉冲

本文利用强场近似理论研究了一束强度稍弱的X射线脉冲辅助另一束强X射线脉冲作用于μ介子氢原子产生高次谐波的过程.研究发现当弱X射线的频率为强X射线频率的一半时,可以生成超宽高次谐波频谱.通过合成高次谐波的连续谱,得到宽度为130 zs的单个仄秒脉冲.单个仄秒脉冲为超快变化过程的研究提供了工具.     

强磁场中氢原子的能级结构

发展了一套简单高效的非微扰理论方法研究强磁场中的原子能级结构.作为例子,给出了磁场强度从0到1000个原子单位,氢原子基态和低激发态的结合能以及四极矩等重要原子能级结构参数.结果表明:相对于其他的高精度计算方法,该方法不仅能计算出高精度的能级位置而且可方便给出精确的电子波函数.此外,该法还具有很强的普适性,可直接推广到原子与任意方向的交叉电磁场相互作用的研究. 关键词： 强磁场 CWDVR谱方法 氢原子能级结构 四极矩     

用于氢原子1S-2S光谱研究的超窄线宽243nm半导体激光

近年来,随着激光稳频技术的发展,人们可以把972nm的外腔半导体激光器产生的激光进行放大和四倍频,并将它锁定到超稳定的光学法布里-珀罗腔上,从而可以获得Hz量级超窄线宽的243nm激光,使其成为研究氢原子1S-2S双光子跃迁的有力工具.文章主要介绍了超稳腔、四倍频243nm半导体激光器的研究进展及在氢原子1S-2S双光子跃迁精密光谱研究中的应用.     

Physics World揭晓2010年物理学10项重大突破

(1)反氢原子研究的成功:2010年11月下旬,ALPHA国际合作组宣布他们将38个反氢原子俘获在阱中长达170ms之久.这么长的时间足够对反氢原子的光谱特性进行详细的测量.仅仅几周以后,在CERN的ASACUSA合作组宣布,他们在产生适合做光谱研究的反氢束流方面获得重要突破.这两项突破性进展使得首次对反氢原子能级进行详细研究成为可能.反氢     

卤素及卤素离子的电子结构

卤素离子的质子亲和势是随卤素原子在元素周期表中的位置从上到下按F-,Cl-,Br-,I-依次降低.但人们熟知的卤素原子电负性却按F,Cl,Br,I依次减小,或者说卤素原子的电正性随上述顺序依次增大,对应于卤原子价轨道np的能量按F,Cl,Br,I依次升高;这个结果意味着卤素阴离子的电子给予能力,或者说它们的质子亲和势似乎应该随F-,Cl-,Br-,I-依次增大.这样就出现了两个完全相反的质子亲和势顺序.为了对这一结果作出解释,我们分别采用Kohn-Sham密度泛函理论(在SAOP/TZ2P和OLYP/TZ2P计算水平上),以及采用从头计算理论(在HF/TZ2P水平)中的分子轨道模型对卤素离子及卤素原子进行了详尽的理论分析.同时我们对在Hartree-Fock理论框架下轨道能量和质子亲和势的变化趋势之间存在的内在矛盾进行了阐述.研究表明质子亲和势按F-,Cl-,Br-,I-依次降低的原因是由于当卤素原子X得到一个电子成为卤素阴离子X-后,价轨道np的能量将会升高,从而表现出异常的不稳定性.更关键的是,这种由于库仑排斥造成的卤素离子价轨道的不稳定性对于本身半径比较小的氟原子尤为突出,但随着卤素的半径增大,这种不稳定效应逐渐减弱.结果较强的HOMO(F-)-LUMO(H+)轨道相互作用导致F-的质子亲和势大于其他体积较大的卤素离子.以上的定性分子轨道分析表明考虑净电荷对轨道能量的影响是十分重要的.这不仅清楚地解释了采用Kohn-Sham密度泛函理论可以得到正确的质子亲和势变化趋势,即F-Cl-Br-I-,而且还能解释为何在从头计算的Hartree-Fock分子轨道理论框架下,虽然X-的价轨道np能量随F-,Cl-,Br-,I-递减,似乎应该得到不正确的质子亲和势变化趋势,但实际上得到质子亲和势顺序仍然是正确的.之所以所有的分子轨道模型下都有同样的HOMO-LUMO相互作用能及质子亲和势顺序,其原因是电荷效应,即在HF,OLYP和SAOP计算中,卤素原子与卤素离子的价轨道能量差都是升高的.通过这些理论分析得到的结论有助于理解诸如亲核取代反应(SN2)以及碱催化的消去反应(E2)等基本有机化学反应的微观机理.     

氢原子问题的试探解法

本文给出一种初等解法（试探解法），用以求出氢原子束缚态的定态波函数及能量、角动量平方与角动量第三分量的量子化条件     

一维氢原子的束缚态

一维氢原子虽是一种理想情况，但量子力学中经常讨论到．本文对于Ｌｏｕｄｏｎ给出的解法加以改进，化为一个数学上较容易的问题．且突出了问题的物理内容．     

等效介质理论在氢—金属系统中的应用

近十年来发展起来的等效介质理论（ＥＭＴ），可以定性地，甚至在许多情况下可以定理地说明氢－金属系统的现象和特性，例如氢在金属表面上的化学吸附，金属中间隙氢原子的溶解热，金属缺陷对氢原子的俘获与排斥，金属中氢原子之间的相互作用，氢原子在金属中的扩散位垒等等．本文很据该理论及其和实验的比较，讨论了氢原子与金属之间的相互作用和有关现象．     

B~(4 )和H相互作用过程中径向偶合的理论计算

利用原子轨道展开的方法 ,对B4 和H碰撞过程中的径向偶合进行了理论计算。为了使计算结果精确并保持连续性 ,在波函数中加入了电子转移因子 ,并在中低能量范围内计算时对所使用的量子力学方程做了半经典近似。所得结果以曲线形式给出 ,是研究离子和原子相互作用的较直观的方法。