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.     

丙酮/1,2-丙二醇体系的化学诱导动态电子自旋极化研究

285 nm紫外激光照射下,用时间分辨电子自旋共振(TRESR)波谱仪研究了光解丙酮/1,2-丙二醇(ACETONE/PG)体系,得到了丙酮羰自由基(CH3)2.COH和1,2-丙二醇羰自由基CH3.COHCHOH的发射/吸收(E/A)型极化信号,这是一个自由基对(RPM)极化过程。在酸性环境中,溶剂分子的CIDEP谱明显减弱,(CH3)2.COH的CIDEP谱无明显变化,由此可判断光解ACETONE/PG体系是一个夺氢反应;在碱性环境中,(CH3)2.COH反应生成负离子基(CH3)2.CO-.     

温度对吡啶离子液体性质影响的分子动力学模拟研究

运用分子动力学模拟方法研究了温度对三种吡啶离子液体[BPy][BF_4]、[HPy][BF_4]、[OPy][BF_4]热力学性质的影响,得到了每个体系的密度、自扩散系数、电导率和黏度等.研究结果表明:随着温度升高,同一种离子液体的密度减小,阴阳离子的自扩散系数明显增大,电导率升高,而黏度降低.在同一温度下,随着阳离子上烷基链的增长,离子液体的密度减小,但热力学性质的变化规律并不完全同步.烷基链长最短的[BPy][BF_4]的自扩散系数和电导率在每个温度下均为最大,而黏度最小;但烷基碳链更长的[OPy][BF_4]和[HPy][BF_4]的各种性质相差不大,甚至当温度大于323 K时,烷基链较长的[OPy][BF_4]的自扩散系数比[HPy][BF_4]的大.     

离子液体[bmim][BF4]对联苯甲酰光化学反应影响的瞬态吸收光谱

利用纳秒级激光光解瞬态吸收光谱研究了联苯甲酰(BZ)在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([bmim][BF₄])与乙腈(MeCN)混合体系中的光化学反应行为. 考察了探针分子BZ存在下[bmim][BF₄]/MeCN比例对体系中化学反应动力学的影响. 实验发现: 在N₂饱和条件下, BZ溶液经激光辐照后产生的激发三线态³BZ^*遵循一级反应动力学规律衰减. 离子液体(IL)相对比例增加对³BZ^*瞬态吸收峰的位置和强度没有产生明显影响. 但离子液体体积分数V_IL的变化对[bmim][BF₄]/MeCN混合溶剂中光诱导电子转移的影响却非常显著, 总体上电子转移产生的自由基的表观生成速率常数k_gr随[bmim][BF₄]的V_IL增大而减小. 在[bmim]BF₄]比例足够大的情况下, ³BZ^*与三乙胺或四甲基对苯二胺之间的电子转移被抑制.     

吡啶离子液体与水混合体系中蒽醌-2-磺酸钠的激光闪光光解机理

利用激光闪光光解技术研究了蒽醌-2-磺酸钠(AQS)在吡啶离子液体N-丁基吡啶四氟硼酸盐([BPy][BF₄])与水(H₂O)混合体系中的光化学反应过程. 实验结果表明,AQS的激发三重态(³AQS^*) 会与H₂O快速反应,不断增加[BPy][BF₄]在混合体系中的体积比(V_IL),瞬态吸收光谱发生了很大变化. 510 nm附近的瞬态吸收带变化最大,在0< V_IL< 0.1时,吸光度会随着[BPy][BF₄]的增加而增加;而在V_IL>0.1时,吸光度则随着比例的增加而减小. 然而380 nm附近吸收带的吸光度却一直在增加. 通过拟合近似地得到了瞬态物种B和³AQS^*的表观动力学参数. 另外还讨论了³AQS^* 与阳离子之间的夺氢反应,通过对350~420 nm处光谱图的分析,推断出这一范围的瞬态吸收光谱是³AQS^*与AQSH^·的叠加谱. 在混合体系中,³AQS^*分别与H₂O和[BPy][BF₄]的反应是一对竞争反应. 还发现在高浓度的离子液体环境下,体系的整体反应速率会减弱.     

温度对吡啶离子液体性质影响的分子动力学模拟研究

运用分子动力学模拟方法研究了温度对三种吡啶离子液体[BPy][BF4]、[HPy][BF4]、[OPy][BF4]热力学性质的影响, 得到了每个体系的密度、自扩散系数、电导率和黏度等. 研究结果表明: 随着温度升高, 同一种离子液体的密度减小, 阴阳离子的自扩散系数明显增大, 电导率升高, 而黏度降低. 在同一温度下, 随着阳离子上烷基链的增长, 离子液体的密度减小, 但热力学性质的变化规律并不完全同步. 烷基链长最短的[BPy][BF4]的自扩散系数和电导率在每个温度下均为最大, 而黏度最小; 但烷基碳链更长的[OPy][BF4]和[HPy][BF4]的各种性质相差不大,甚至当温度大于323K时, 烷基链较长的[OPy][BF4]的自扩散系数比[HPy][BF4]的大.     

吡啶离子液体[BPy][BF4]与乙腈混合体系中杜醌的光化学反应动力学

用激光闪光光解方法研究了杜醌(DQ)在吡啶型离子液体N-丁基吡啶四氟硼酸盐([BPy][BF₄])与乙腈(MeCN)组成的共混溶剂中的光化学反应机理与动力学. 实验结果表明, 离子液体[BPy][BF₄]对混合体系中杜醌激发三线态(³DQ^*)的瞬态吸收峰位置和吸光度大小都没有产生明显影响. 在N₂饱和条件下, 无论是在乙腈溶液中还是在[BPy][BF₄]/MeCN混合溶液中³DQ^*的衰减都遵循一级反应动力学规律. 而[BPy][BF₄]的存在对³DQ^*与三乙胺(TEA)之间的电子转移影响显著. 随着[BPy][BF₄]/MeCN 体系中离子液体比例的增加, 杜醌三线态³DQ^*与TEA间的瞬态反应机理没有改变, 但它们之间的光诱导电子转移反应速率和生成自由基的量子产额逐渐降低, 通过改变离子液体的比例可以调节该体系中光诱导电子转移反应的速率和效率.     

乙二醇均相溶液中苊醌三重激发态淬灭反应的TR-ESR研究

利用时间分辨电子自旋共振(TR-ESR)方法,研究了乙二醇(EG)均相溶液中稳定自由基TEMPO和生物抗氧化剂维生素C(VC)对苊醌(ACQ)激发三重态3ACQ*的淬灭反应.光解ACQ/EG体系,观察到苊醌中性自由基ACQH*和乙二醇烷基自由基的发射/吸收+发射(E/A+E)的CIDEP信号,ACQH*和CH2(OH)CHOH由3ACQ*从EG上夺氢生成.光解ACQ/TEMPO/EG体系,3ACQ*与TEMPO相互作用将极化转移给TEMPO.光解ACQ/VC/EG体系,3ACQ*除了从EG上夺氧外,还从VC上夺氢生成VC负离子基As*-.较强的As*-的CIDEP信号表明VC对3ACQ*有明显的淬灭作用.     

乙二醇均相溶液中苊醌三重激发态淬灭反应的TR-ESR研究

利用时间分辨电子自旋共振（TR-ESR）方法,研究了乙二醇（EG）均相溶液中稳定自由基TEMPO和生物抗氧化剂维生素C（VC）对苊醌（ACQ）激发三重态3ACQ*的淬灭反应。光解ACQ/EG体系,观察到苊醌中性自由基ACQH•和乙二醇烷基自由基的发射/吸收+发射（E/A+E）的CIDEP信号,ACQH•和CH2(OH)C•HOH由3ACQ*从EG上夺氢生成。光解ACQ/TEMPO/EG体系,3ACQ*与TEMPO相互作用将极化转移给TEMPO。光解ACQ/VC/EG体系,3ACQ*除了从EG上夺氢外,还从VC上夺氢生成VC负离子基As•-。较强的As•-的CIDEP信号表明VC对3ACQ*有明显的淬灭作用。     

自由基-三重态对化学诱导动态电子极化强度的全哈密顿计算(英文)

基于考虑含E(S2Tξ-S2Tη)项的相互作用全哈密顿,利用密度矩阵运动方程,对自由基-三重态对机理的CIDEP强度进行了详细的理论计算.计算结果表明:四重态母体自由基-三重态机理(QP-RTPM)和二重态母体自由基-三重态机理(DP-RTPM)分别使稳定自由基形成发射+发射/吸收(E+E/A)和吸收+吸收/发射(A+A/E)型多重性极化,其中净E(A)极化由零场分裂相互作用产生,超精细相关E/A(A/E)极化由超精细相互作用产生.另外,零场分裂相互作用项E(S2Tξ-S2Tη),使稳定自由基的净极化减弱