磷原子簇正负离子的激光产生与质谱分析

原子簇的产生与研究,近年来已成为化学与物理学界兴趣的一个焦点。最近我们在自制的装置上,首次观察到各种大小的磷原子簇,并通过对其正负离子质谱的分析,探讨了其可能的构型。实验装置的原理与详细构造已有另文介绍。本实验选择的激光是Nd:YAG激光器的倍频输出(532nm),聚焦后作用于样品的激光功率密度接近10~7W·cm~(-2)。实验的单质磷样品是多次提纯后的红磷。图1所示的磷原子簇的正负离子质谱由两台飞行时间质谱计同时记录,由连续30次采集的数据平均而成。     

硅与碳、磷、硫、氧的二元簇离子的激光产生

通过在自制仪器上发生的激光等离子体反应, 产生了硅与碳、磷、硫、氧等非金属元素形成的二元原子簇离子, 记录了它们的飞行时间质谱。根据对这些簇离子的组分的分析, 认为在硅碳簇离子中碳原子形成直链, 硅原子位于链端; 硅硫簇离子中的硅原子向一维伸展, 通过硫原子桥连一起; 硅磷簇离子则主要来取多面体的构型。所有成簇硅原子的价电子在各簇离子中都充分参于成键。     

铝与氧、硫、磷、砷、碳形成的二元原子簇负离子的质谱研究

以脉冲激光束真空溅射的方式,产生了铝与多种非金属元素—氧、硫、磷、砷、碳等形成的二元原子簇负离子的离子束,记录了它们的飞行时间质谱。质谱分析的结果显示,这些彼此分离的气相簇离子的结构与键型,随着成簇的非金属元素的改变和成簇原子数的增加而有规律地变化:当簇离子中的非金属元素从ⅥA族改变至ⅥA族以至ⅣA族时。其键型也从离子型向共价型改变。     

碳/磷二元团簇的激光溅射产生、光解及结构研究

在串级飞行时间质谱仪上用５３２ｎｍ激光溅射碳／磷混合样品,所得团簇分为两类：碳／磷二元团簇离子和纯碳团簇离子的相对强度随样品中磷含量的增加而变强,说明磷对纯碳团簇离子的形成具有重要作用,而在所形成的碳／磷二元团簇中,正离子主要有ＣｎＰ＾＋２（０〈ｎ〈３０）,ＣｎＰ＾＋３（０〈ｎ〈２２）两类,而负离子则较多,有ＣｎＰ＾－（０〈ｎ〈２０）,ＣｎＰ＾－２（０〈ｎ〈３０）,ＣｎＰ＾－３（ｎ为２－３０间的偶     

激光产生的硼磷簇离结构的质谱研究

在高真空中以脉冲激光束溅射单质硼磷及其混合物,产生了非常丰富的B~n^±,P^±~n与B~nP^±~m 对飞行时间质谱的分析发现:实验产生的硼原子簇离子基本上为同一构型,可能为密堆积的结构;磷原子簇的基本结构单元为P~8;磷与硼磷簇离子中可能存在平面环的类芳香性稳定结构; 所有这些簇离子均有使其所有价电子成对的强烈倾向.     

激光产生的硼磷簇离结构的质谱研究

在高真空中以脉冲激光束溅射单质硼磷及其混合物,产生了非常丰富的B~n^±,P^±~n与B~nP^±~m 对飞行时间质谱的分析发现:实验产生的硼原子簇离子基本上为同一构型,可能为密堆积的结构;磷原子簇的基本结构单元为P~8;磷与硼磷簇离子中可能存在平面环的类芳香性稳定结构; 所有这些簇离子均有使其所有价电子成对的强烈倾向.     

Au_nP_m~±离子的激光产生及其质谱研究

以高能量密度的脉冲激光束在高真空中直接溅射金粉和红磷的混合物，产生了丰富的金-磷二元原子簇正负离子（m=1～21，n=1～20）和，记录了它们的飞行时间质谱．这些簇离子的相对信号强度大都呈现奇偶交替的变化规律．随着成簇原子数的增加，簇离子组分中磷的相对含量逐渐减少，对应于相同成簇金原子数的成簇磷原子数分布范围变窄，簇离子的结构与性质逐渐由简单络离子向其宏观凝聚态化合物转化．在较大的簇离子中，成簇金原子很可能相互成键，构成簇离子的核心     

激光产生的钒硫簇离子的统计分布与结构探讨

以脉冲激光在高真空中溅射钒粉和硫粉的混合物，产生了一系列钒硫原子簇正负离子。根据对其实验记录的激光等离子体质谱进行分析，发现钒硫原子簇的化学键基本上是共价型的，对应于相同钒原子数目的正负离子的相对丰度分别符合于不同形式的对数正态分布。正离子的相对丰度随硫原子数的增加呈对数衰减，由此可以确定各种大小簇合物的簇骼与几何构型；负离子的相对丰度则基本上呈正常的正态分布，说明在簇骼上结合了不同数量硫原子的负离子之结构稳定性大致相近。在实验中还观察到一类硫原子含量较高的簇离子，其中的部分硫原子可能在本身成键形成环状的硫集团后，又与原来的簇骼结合，因而在硫原子数较多时它们的相对丰度符合另一条对数正态分布曲线。     

铁、钴、镍/磷二元团簇离子的形成与光解

利用激光直接溅射法产生了铁、钴、镍／磷二元团簇正负离子,并用串级飞行时间质谱仪研究了团族离子的组份和激光光解规律,质谱研究表明,铁、钴、镍易与磷结合成簇,而且样品中磷含量的增加有助于大尺寸团簇离子的生成,当形成的团族簇离子中含金属原子数目较少时,磷原子数目可在较大范围内变动,其中ＭＰ２＾＋、ＭＰ４＾＋、Ｍ２Ｐ４＾＋（Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ,ｎ＝２、３、４）团簇离子均具有较高的丰度;随着金属原子数目的     

原子簇离子的激光溅射产生

近年来,原子簇的研究已成为十分活跃的领域,吸引了越来越多的化学与物理学家的兴趣。这些兴趣的增加主要源于以下三个方面: 1.原子簇作为单个原子与宏观晶体之间的中间物质状态,自然成为联系二者的桥梁。目前     

硅、锗、锡、铅/磷二元原子团簇的形成、光解和结构

利用激光溅射产生了第IV主族 (硅、锗、锡、铅 ) /磷二元团簇正负离子 ,用飞行时间质谱研究了团簇离子的组成规律和激光光解产物 .研究表明二元团簇稳定性受团簇电子结构和几何结构的影响 ,但随着第IV主族元素自上而下 ,几何结构对团簇稳定性的作用越来越大 .在二元团簇离子中存在两类幻数团簇 :一类可以用Wade规则解释 ,其中磷原子或者充当给电子配体结合在第IV主族原子构成的团簇骨架外 ,或者直接参与团簇骨架的构成 ;另一类则与稳定的第IV主族中性团簇 (或磷中性团簇 )是等电子体 .利用从头计算和Wade规则对幻数团簇的结构和价键进行了分析 .     

团簇尺寸对奇数和偶数磷团簇离子信号强度差异的影响

磷原子形成的奇数和偶数团簇离子的信号存在明显的强度差异. 当团簇离子尺寸n>25时, 奇数团簇离子的信号强度一般会远远超过其邻近的偶数团簇离子. 为更好地理解团簇尺寸对这一现象的影响, 本文通过真空中激光溅射红磷的方法, 利用质谱对磷团簇离子进行了研究和分析. 结果表明这种方法可以产生较大尺寸(n~500)的磷团簇离子. 进一步对团簇离子的强度分布进行分析表明: 随着正负离子团簇尺寸的增加, 奇/偶数离子强度差异都会逐渐减小. 根据它们的变化趋势, 可以预测: 当n>1000时, 奇/偶数离子强度交替的现象可能会消失. 这一结果正反映出团簇在从原子演变到凝聚态物质过程中的桥梁作用.     

Si4X(X=C,N,O,Si,P,S)原子簇结构的理论研究

在密度泛函B3LYP/6-311G*水平上, 对具有C3v对称的Si4X (X = C, N, O, P, S)原子簇进行了几何构型优化计算, 并讨论它们的热力学稳定性、动力学活性、Mulliken布居、SiX键长、占据价轨道的对称性以及HOMO能级位置等周期递变规律。     

First‐principles study of molecular hydrogen dissociation on doped Al12X (X = B,Al, C,Si, P,Mg, and Ca) clusters

Inspired by the concept of superatom via substitutionally doping an Al₁₃ magic cluster, we investigated the H₂ molecule dissociation on the doped icosahedral Al₁₂X (X = B, Al, C, Si, P, Mg, and Ca) clusters by means of density functional theory. The computed reaction energies and activation barriers show that the concept of superatom is still valid for the catalysis behavior of doped metal clusters. The hydrogen dissociation behavior on metal clusters characterized by the activation barrier and reaction energy can be tuned by controllable doping. Thus, doped Al₁₂X clusters might serve as highly efficient and low‐cost catalysts for hydrogen dissociation. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. J Comput Chem, 2009     

样品价态对激光气化产生Cu/Cl团簇的组成和稳定性的影响

研究团控的形成条件、形成机理是目前团簇科学中的一个热点领域［‘］．产生气相团簇的方法主要有Knudsen高温炉扩散法、粒子溅射法、激光气化／分子束法、直接激光气化法·因为不需要另加缓冲气体，直接激光气化法【刀具有对体系真空要求较低，装置简单，容易和飞行时间质谱结     

双电离源(辉光放电/激光溅射电离)四极杆质谱仪的研制

本研究将辉光电离源与激光溅射电离源巧妙地结合在同一台仪器中,使固体样品在离子源腔体中既能辉光电离,也能激光电离;并且使用同一质量分析器,两种离子源的结果可以相互比对,进而得到更为准确的分析结果.此仪器主要由真空系统、离子源、离子传输系统、四极杆质量分析器及检测与数据采集系统等组成.实验中分别用两种离子源测试了标准样品SRM 1262b,并获得了半定量结果.结果表明,仪器具有定性能力强,分析速度快,检测灵敏度高等优点,对固体样品元素分析的检出限可达μg/g量级.实验表明,激光溅射电离质谱的性能优于辉光放电质谱.     

(XY)12(X=B,Al;Y=P)团簇的结构与稳定性

采用B3LYP／6031G*方法,对(XY)12(X=B,Al;Y=P)笼状团簇的同分异构体进行优化,筛选出能量最低的构型．讨论它们的几何构型、HOMO-LUMO能隙、生成焓、核独立化学位移(NICS)和自由能．得到(BP)12和(AlP)12团簇的最稳定构型均为具有Th对称性的四、六元环组成的笼,亚稳态结构中含有五元环。     

Synthesis and molecular structures of heptafluoroisopropylated fullerenes: C60(i-C3F7)8, C60(i-C3F7)6, and C60(CF3)2(i-C3F7)2

One isomer of C₆₀(i-C₃F₇)₈, three isomers of C₆₀(i-C₃F₇)₆, and the first mixed perfluoroalkylated fullerene, C₆₀(CF₃)₂(i-C₃F₇)₂, have been isolated by HPLC from a mixture prepared by reaction of C₆₀ with heptafluoroisopropyl iodide in a glass ampoule at 260-290 °C. The molecular structures of the four new compounds have been determined by means of X-ray single crystal diffraction partially also by use of synchrotron radiation. Theoretical calculations at the DFT level of theory have been employed to rationalize the energetics of isomers and of C₆₀-R_f binding.