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     

Statistics and Correlation Properties of Diamagnetic High Rydberg Hydrogen Atom

The spectra of Rydberg hydrogen atom in magnetic fields have been calculated using linear variational method with B-splines basis functions [Acta Phys. Sin. 55 （2006） 3380]. Based on these calculations we have done some statistics analysis about the high Rydberg energy levels. The nearest-neighbor energy spacing distribution and the 3-statistics have been shown about diamagnetic Rydberg hydrogen atom with the magnetic field being 0.6 T and 6 T. The phenomena of multiply crossing, multiply anti-crossing, and the mixed of crossing and anti-crossing of energy levels have appeared in this paper. For both cases, in range of lower energy, the energy 1evel statistics properties close to Poisson distribution. With the increasing of the energy, the energy level statistics properties are away to Poisson distribution and tend to Wigner distribution step by step.     

脂环烃通式的推导

前人已对开链烷烃,烯烃,炔烃,甚至一些烃的衍生物的通式给予了总结[1]。对于一些简单的脂环烃给予了概括[2],但对于分子的结构式中含有多个环的脂环烃的通式并未给予总结。当某一脂环烃分子结构式中含有较多环时, 若根据碳原子的四价键对分子中每个碳原子上所连氢原子进行加和来确定氢原子的总数目显然很繁琐, 所以找出脂环烃分子中氢原子和碳原子的数目关系就显得很迫切了。     

小分子在真空紫外波段从量子态到量子态的光解离动力学

本文主要描述小分子在真空紫外波段(VUV,6-20 eV)光解离动力学的最新实验和理论研究进展.得益于基于商业化激光器的真空紫外光源技术,以及离子速度成像、高分辨氢原子-里德堡态标记-飞行时间测量和VUV-VUV泵浦-探测等方法的发展,研究人员现在可以对很多小分子在真空紫外波段的光解离动力学进行量子态到量子态层面的测量和研究,本文重点综述H_2(D_2,HD),CO,N_2,NO,O_2,H_2O(D_2O,HOD),CO_2,N_2O以及一些多原子分子在真空紫外波段光解离动力学的最新研究进展.这些小分子在真空紫外波段的光解离在天体化学以及大气化学中有着非常重要的应用.分子吸收一个VUV光子以后,通常会被直接激发到比较高的电子激发态,解离过程会涉及到多个电子态势能面之间的复杂非绝热相互作用.在实验上对解离截面等参数进行从量子态到量子态层面的精细测量对于深入了解这些复杂的势能面之间的相互作用有非常重要的意义.最近建成的大连相干光源是目前世界上唯一一台在真空紫外波段工作的自由电子激光,具有脉冲能量高、扫描范围宽(50～150 nm)等优越的性能,它的建成必将会大大促进小分子真空紫外光解离研究的发展.