Br_2分子在360—610 nm的光解离动力学研究

利用包含转动自由度在内的含时薛定谔方程研究了Br_2分子在波长范围为360—610 nm的光解离动力学.通过计算得到了Br_2分子在四个特征波长处的切片解离影像,并经过分析得到了与切片解离影像相对应的动能分布;计算了Br_2分子在波长范围为360—610 nm内总的动能分布,以及从A,B和C三个电子态解离的碎片各自所对应的动能分布;计算了A,B和C三个电子态各自的解离概率以及碎片产物的分支比Γ(Br~*/(Br+Br~*))随波长的变化.     

环戊酮光电离解离的实验和理论研究（英文）

本文介绍了真空紫外光电离质谱结合理论计算研究环戊酮单分子的光电离解离过程,在9.0～15.5 eV能量范围内,测量了环戊酮离子及其碎片离子的光电离效率曲线.通过光电离效率曲线,将环戊酮分子的电离能确定为9.23±0.03eV,并确认碎片离子为:C_5H_7O~+,C_4H_5O~+,C_4H_8~+,C_3H_3O~+,C_4H_6~+,C_2H_4O~+,C_3H_6~+, C_3H_5~+,C_3H_4~+, C_3H_3~+, C_2H_5~+,C_2H-4~+.利用量子化学计算方法,在ωB97X-D/6-31+G(d,p)理论水平基础上,提出了C_5H_8O~+的解离机制.通过对环戊酮解离路径的分析,发现开环和氢迁移过程为环戊酮离子解离的主要路径.     

Br_2~+分子离子[1+1]双光子解离动力学（英文）

本文利用最近研制的低温离子阱-离子速度成像谱仪在冷离子束中研究了同位素质量分辨的~(79)Br_2~+分子离子的[1+1]双光子激光解离动力学.借助其1~4∑_(u,3/2)~-态为中间态使~(79)Br_2~+共振吸收两个光子至4～5 eV区域的高激发态并发生解离.利用离子速度成像技术获得了光解产物~(79)Br~+的二维速度分布和平动能释放谱.通过平动能释放谱确定了不同解离能量处量子态分辨的解离产物通道分支比.光碎片产物的角分布表明~(79)Br_2~+分子离子的双光子解离是1~4∑_(u,3/2)~-态的△Ω=0平行跃迁至一个Ω=3/2高解离态发生的.由于分子激发态中的强自旋-轨道耦合作用,高激发的四重态很可能参与到实验观测的光解过程.     

氟利昂F113分子在飞秒激光作用下的多光子电离解离动力学

大气臭氧层因吸收太阳紫外光, 是人类必不可少的保护伞. 氟利昂在太阳光辐射下解离生成破坏臭氧的游离态氯原子, 是破坏大气臭氧层的主要元凶之一. 本文利用飞行时间质谱技术和离子速度成像技术研究了氟利昂F113(三氟三氯乙烷)分子在800 nm 飞秒光作用下的多光子电离解离动力学. 利用飞行时间质谱探测技术, 得到了三氟三氯乙烷在该波长飞秒激光作用下发生多光子电离解离产生的碎片质谱. 通过荷质比对碎片质谱进行了详细的标定和分析. 在质谱上未发现母体离子, 所有观察到的离子都是由于激光脉冲作用下产生的碎片. 三个最主要的碎片离子是CFCl₂⁺, CF₂Cl⁺, C₂F₃Cl₂⁺. 通过飞行时间质谱标定, 发现并归属了多个解离通道. 三个主要的解离机理分别为: 1) C-Cl键断裂直接生产氯自由基的通道C₂F₃Cl₃⁺→C₂F₃Cl₂⁺+Cl; 2) C--C键断裂C₂F₃Cl₃⁺→CFCl₂⁺+CF₂Cl; 3) C--C键断裂C₂F₃Cl₃⁺→CF₂Cl⁺+CFCl₂. 利用离子速度成像技术对这三个主要通道产生的碎片离子进行成像, 得到了C₂F₃Cl₂⁺, CFCl₂⁺和CF₂Cl⁺离子的速度影像. 由C--Cl键断裂产生的碎片离子C₂F₃Cl₂^{+}的速度分布由两个高斯分布曲线拟合, 而由C--C键断裂产生的碎片离子CFCl₂⁺和CF₂Cl⁺可以用一个高斯曲线拟合. 通过影像分析得到了解离碎片的平动能分布和角向分布各向异性参数等详尽的动力学信息. 结合高精度密度泛函理论计算对解离动力学进行了进一步的分析和讨论.深入认识氟利昂的解离动力学可为进一步控制破坏臭氧层提供理论参考和实验依据.     

氟利昂F1110分子在飞秒激光脉冲作用下的多光子解离动力学

含氟利昂在内的含氯化合物在太阳光辐射下解离生成破坏臭氧的游离态氯原子, 是破坏大气臭氧层的主要元凶. 本文利用飞行时间质谱技术及离子速度成像技术研究了氟利昂F1110(四氯乙烯)分子在800 nm飞秒脉冲光作用下的多光子解离动力学. 利用飞行时间质谱探测技术, 得到了四氯乙烯在800 nm飞秒激光脉冲作用下发生多光子解离产生的碎片质谱, 发现了两个主要碎片离子C₂Cl₃⁺和 C₂Cl₂⁺. 对应的解离机理分别为单个C-Cl键断裂直接生产氯自由基C₂Cl₄⁺→C₂Cl₃⁺ +Cl 和两个C—Cl 键断裂C₂Cl₄⁺→C₂Cl₂⁺+2Cl: 利用离子速度成像技术对这两种机理产生的碎片离子进行成像, 得到了C₂Cl₃⁺ 和C₂Cl₂⁺ 离子的速度影像. 分析发现这两个碎片离子的动能分布均可由两个高斯分布曲线拟合, 说明这两种解离机理分别还对应了两种解离通道. 通过影像分析得到了解离的平动能分布和角向分布各向异性参数等详尽的动力学信息. 通过高精度密度泛函理论计算对解离动力学进行了进一步的分析和讨论.     

532nm激光作用下甲基异丙基酮的电离解离研究

在532 nm激光波长下,利用时间飞行质谱(TOF-MS)对甲基异丙基酮的多光子电离解离机制进行了研究.实验结果显示,母体分子首先发生α断裂并且吸收(2+2)个光子到达离子态.主要的质谱峰C_2H_3~+,CH_3COC_3H_7~+,CH_3~+等在质谱图中清晰可见.结合Guassian03,运用HF/3-21G、CIS/3-21G对基态和激发态的构型进行了优化和频率计算,发现激发态的碳氧键变为介于碳氧单键和双键之间特殊键,并用QST2方法找到了其中的过渡态,对三个状态的几何结构参数进行了分析得出了其解离过程是α键断裂和基团构象转化协同进行的结论.     

800 nm激光作用下碘乙烷的多光子电离解离研究

在800nm飞秒激光作用下对碘乙烷多光子电离解离过程进行了研究,获得了碘乙烷分子的多光子电离飞行时间（MPI-TOF）质谱.光强指数分析表明母体离子主要发生3+3共振增强多光子电离（REMPI）过程.根据部分碎片离子占总离子信号的百分比对激光强度的依赖关系,讨论了碘乙烷的多光子电离解离机制,得出了C₂H₅I分子的多光子电离（MPI）属于母体离子离解阶梯模式.文中分析了母体离子在该波长下主要两条解离通道,其中C-I键的断裂为主要通道.应用高斯03在B3LYP/3-21G基组上计算了两条通道能量的变化,理论进一步验证了实验结果的合理性.     

甲基环己烷在9～15.5 eV能量区的真空紫外光电离研究（英文）

利用具有同步辐射源的反射式飞行时间质谱仪,研究甲基环己烷的真空紫外光电离和光解离.观测到母体离子C_7H_(14)~+和碎片离子C_7H_(13)~+,C_6H_(11)~+,C_6H_(10)~+,C_5H_(10)~+,C_5H_9~+,C_4H~+,C_4H_7~+和C_3H_5~+的光电离效率曲线.测定甲基环己烷的电离能为9.80±0.03 eV,通过光电离效率曲线确定其碎片离子的出现势.在B3LYP/6-31G(d)水平上对过渡态、中间体和产物离子的优化结构进行表征,并使用G3B3方法计算其能量.提出主要碎片离子的形成通道.分子内氢迁移和碳开环是甲基环己烷裂解途径中最重要的过程.     

氟里昂_(113)在多频强红外场离解过程中的V-V能量转移

用TEACO_2激光9P(24),9P(22),9P(20),9P(18)四支线组成的多频强红外场“超激发”氟里昂_(113)分子,使其达到很高激发态。由分解曲线可以看出CF_2Cl·CFCl_2与CF_3·CCl_3之间的V-V能量转移有明显的“虹吸”作用。从所得主要产物C_2P_6,C_2Cl_6,C_2F_4和C_2F_2Cl_2表明,离解过程中主要打断了CF_2Cl·CFCl_2及CF_3·CCl_3分子中具有较高键能的C—C键,而最低键能的C-Cl键开裂很少。我们还提出了在多频强红外场中氟里昂_(113)的离解机理,指出分子内的V-V能量转移是非随机化的。     

266 nm激光作用下对溴甲苯多光子电离质谱的研究

利用266 nm激光作为光源研究了对溴甲苯分子的多光子电离解离,得到了对溴甲苯的多光子电离飞行时间质谱.实验测得了部分碎片离子占总离子信号的分支比对激光强度的依赖关系,分析了对溴甲苯分子的多光子电离解离机理,讨论了C4H+7,C6H+,C5H+5等碎片离子的可能形成过程.结果表明,碎片离子主要是经过离子离解阶梯模式产生.对实验中观测到的由激光强度变化引起的质谱峰值漂移现象作了说明.     

利用速度成像技术研究碘乙烷多光子电离解离动力学

卤代烷烃会破坏臭氧层,而碘乙烷（C₂H₅I）是卤代烷烃中重要代表物质之一.采用离子速度成像技术、飞秒激光技术和飞行时间质谱技术,探究了C₂H₅I的多光子电离解离动力学.通过分析C₂H₅I在强场作用下多光子电离解离得到的解离通道、碎片的动能、角度分布和各向异性参数等信息来研究碘乙烷离子（C₂H₅I⁺）C–I键裂解机理.根据飞行时间质谱实验,C₂H₅I在飞秒激光脉冲作用下发生多光子电离解离得到的碎片有C₂H₅⁺,I⁺,CH₂I⁺,C₂H₂⁺,C₂H₃⁺,C₂H₄⁺等.与C–I键相关的碎片为C₂H₅⁺和I⁺,解离机制分别对应于C₂H₅I⁺→C₂H₅⁺+I和C₂H₅I⁺→C₂H₅+I⁺.同时,采用离子速度成像技术研究C₂H₅I⁺的C–I键裂解产生的C₂H₅⁺和I⁺的速度影像,得出两者的速度分布和动能分布,分析结果表明C–I键裂解产生C₂H₅⁺和I⁺的过程都存在高能通道和低能通道.进一步分析解离碎片离子的角度分布发现C₂H₅⁺解离时各向异性参数接近于0,可能对应于慢速的振动预解离过程.I⁺在解离时各向异性参数较高,可能源于排斥势能面上的快速解离过程.最后采用密度泛函理论计算了C₂H₅I分子电离前后构型变化、离子态的能级强度及谐振强度,对C₂H₅I⁺的解离机制做了更进一步的分析和讨论.     

2-甲基-2-丙烯-1-醇的光电离解离研究

利用可调谐真空紫外同步辐射和分子束实验装置在8.0～15.5 eV的光子能量范围内,研究2-甲基-2-内烯-1-醇的光电离解离.测出母体离子和碎片离子:C_4H_8O~+、C_4H_7O~+、C_3H_5O~+、C_4H_7~+、C_4H_6~+、C_4H_5~+、C_2H_4O~+、C_2H_3O~+、C_3H_6~+、C_3H_5~+、C_3H_3~+、CH_3O~+和CHO~+的光电离效率曲线,并获得母体分子的电离能和碎片离子的实验出现势.在B3LYP/6-31+G(d,p)理论水平上,计算光电离过程中母体分子、过渡态和中间体的稳定结构.采用CCSD(T)/cc-pVTZ耦合簇方法计算零点能,得到母体电离能和碎片离子的出现势.通过实验和理论研究,提出2-甲基-2-丙烯-1-醇的光解离路径,分子内氢转移是其中大部分解离途径中的主要过程.     

2-甲基-2-丙烯-1-醇的光电离解离研究（英文）

利用可调谐真空紫外同步辐射和分子束实验装置在8.0～15.5 eV的光子能量范围内,研究2-甲基-2-内烯-1-醇的光电离解离.测出母体离子和碎片离子:C_4H_8O~+、C_4H_7O~+、C_3H_5O~+、C_4H_7~+、C_4H_6~+、C_4H_5~+、C_2H_4O~+、C_2H_3O~+、C_3H_6~+、C_3H_5~+、C_3H_3~+、CH_3O~+和CHO~+的光电离效率曲线,并获得母体分子的电离能和碎片离子的实验出现势.在B3LYP/6-31+G(d,p)理论水平上,计算光电离过程中母体分子、过渡态和中间体的稳定结构.采用CCSD(T)/cc-pVTZ耦合簇方法计算零点能,得到母体电离能和碎片离子的出现势.通过实验和理论研究,提出2-甲基-2-丙烯-1-醇的光解离路径,分子内氢转移是其中大部分解离途径中的主要过程.     

用离子速度影象技术研究n-C4H9Br的光解

利用离子速度影象技术研究了正一溴丁烷(n-C4H9Br)在231~267 nm波段的光解,得出了如下结论:正一溴丁烷(n-C4H9Br)在231~267 nm波段的吸收源于基态到三个最低激发态的跃迁,这三个激发态标识为1A″、2A′和3A′;发生在这三个排斥态的势能面(PES)上的光解最终导致C4H9 Br(2P3/2)或C4H9 Br*(2P1/2)的产生;2A′和3A′态之间存在避免交叉(Avoided crossing)会影响最终的光解产物;从基态1A′到激发态1A″的跃迁矩垂直于对称面,也就垂直于C-Br键;从基态1A′到激发态3A′的跃迁矩平行于对称面,同时平行于C-Br键;从基态1A′到激发态2A′的跃迁矩在对称面内,且与C-Br键成53.1°夹角.我们也讨论了正一溴丁烷(n-C4H9Br)在234 nm和267 nm附近光解时的避免交叉几率(Avoided crossingprobability),以及它对单通道相对产额(Relative fraction of the individual pathways)的影响.     

C_2H_2@C_(60)在飞秒激光作用下的分子动力学模拟

本文用含时密度泛函模拟了体系在外场为强激光场时的非线性光学性.并计算了C_2H_2@C_(60)和孤立C_2H_2分子在飞秒激光中分子的动力学过程,发现体系在脉冲激光作用的时间段内迅速电离,然后随时间演化也会发生持续的电离,这时的电离率不太高.在整个分子动力学过程中,可以观察到C_(60)内的小分子原子发生化学键的断裂和重组的行为,C_(60)结构在此过程中慢慢发生膨胀,最后分子键发生断裂,形成很多单电荷或者多电荷离子.同时发现体系被电离和解离的程度与激光的偏振方向有很大的关系.当激光偏振方向平行于分子轴时,分子发生共振的几率很大,能够产生丰富的碎片离子;垂直于分子轴时,共振的几率几乎为0,仅有母体离子出现.本文还发现当飞秒激光的偏振方向与分子轴平行时,能从氢化分子中有效提取H原子.     

使用时间切片离子速度成像技术研究CF_2Cl_2光解动力学（英文）

本文使用时间切片离子速度成像技术结合共振增强多光子电离技术研究了CF_2Cl_2分子在235 nm附近的光解动力学.通过测量CF_2Cl_2分子在235 nm附近单光子解离产生的氯原子影像,直接得到了解离产物的速度分布和角分布.激发态氯原子的速度分布包含高动能组分和低动能组分,分别对应~3Q_0电子态的直接解离和由于内转换引起的基态预解离.基态氯原子的速度分布也包含高动能组分和低动能组分,分别对应~3Q_0与~1Q_1电子态的预解离和由于内转换引起的基态预解离.自由基解离通道被确认,二次解离通道和三体解离通道被排除.     

2-溴丁烷光解离的离子速度成像方法

用离子速度成像结合共振增强多光子电离技术研究了2-溴丁烷在233.62和233.95 nm的光解离动力学. 从离子速度图像确定了光解产物Br和Br*碎片的速度分布和角度分布. Br和Br¤速度分布中包含的两个高斯分量是来自于2-溴丁烷在约234 nm处的两个独立的光解离反应通道. 高能的高斯分量对应于沿着C-Br伸缩模式的直接解离,低能的高斯分量对应于弯曲振动和C?Br伸缩振动耦合形成的排斥模式的解离. 讨论了2-溴丁烷光解离中³Q₀、³Q     

264～280 nm波段萘的共振增强多光子电离研究

在我们自己研制的具有恒温加热进样系统的激光质谱仪上实验获得了气相萘分子的共振增强多光子电离/飞行时间质谱(REMPI-TOFMS),以及萘母体离子C10H8 和一些主要碎片离子C8H6 、C6H6 、C5H3 、C4H3 、C3H3 在264~280 nm的分质量光谱.结合在266 nm激发波长下实验得到的这些离子的光强指数及不同激光能量下的分支比,对母体离子及主要碎片离子的生成机理进行了探讨:在该波段范围内,萘母体分子首先吸收一个光子从基态跃迁至激发态,激发态分子再吸收一个光子而电离产生母体离子C10H8 ;碎片离子C8H6 、C6H6 、C5H3 、C4H3 、C3H3 则是由母体离子进一步吸收光子解离形成的,并给出了可能的解离通道.     

四氯化碳分子紫外多光子解离动力学的实验研究

本文报道了在280-287.5 nm区域内,通过共振增强多光子电离-时间飞行质谱和质量选择光电离激发谱对四氯化碳分子的紫外多光子解离通道进行的研究,并对部分碎片离子的分质量激发谱进行了标识和归属.结果表明, CCl_4共振吸收两个光子到达4s里德堡态,然后快速解离成CCl、C、CCl_2、CCl_3等中性碎片,其中CCl是最主要的解离通道,其次是C碎片产生通道,而CCl_2、CCl_3等碎片产生通道几乎可以忽略.     

离子速度成像系统校准及1,4-氯溴丁烷的紫外光解动力学

大气臭氧层破坏越来越严重, 卤代烷烃在太阳紫外线辐射下解离生成破坏臭氧的游离态卤素原子, 是主要元凶之一. 本文选用碘甲烷作为校准分子, 利用离子速度成像技术和共振增强多光子电离技术测得碘甲烷在266 nm紫外光解离下产生的基态碘原子I(²P_3/2)在不同聚焦电压下的离子速度影像, 得到离子速度成像系统的放大系数N=1.13. 并利用该系统研究了1, 4-氯溴丁烷在～ 234 nm紫外辐射下的解离动力学, 分析讨论了解离产生的基态Br (²P_3/2)和激发态Br^* (²P_1/2)的速度和角度分布信息, 揭示了1, 4-氯溴丁烷在～ 234 nm紫外光解离产生基态Br原子和激发态Br^* 原子的通道都是源于C-Br键排斥势能面上的快速解离. 文中通过计算碎片影像角度分布的各项异性参数β值, 得到了生成基态Br(²P_3/2)和激发态Br^* (²P_1/2) 两个解离通道中的平行跃迁和垂直跃迁比例. 另外, 本文还对氯溴甲烷, 1, 2-氯溴乙烷, 1, 3-氯溴丙烷和1, 4-氯溴丁烷在～ 234 nm下的光解动力学进行比较, 分析得到双卤代烷烃分子解离机理对烷基支链长度的依赖关系.