激光光解NO2产物——氧原子O(3PJ″)的REMPI离子谱

由Nd:YAG激光器三倍频, 输出波长为λ=355 nm（28 169 cm－1）的激光光解NO2分子产生的氧原子, 通过共振增强多光子电离（REMPI, resonance enhanced multiphoto ionization）及飞行时间（TOF, time of flight）质谱技术, 获得了自旋-轨道精细能级分辨的氧原子O(2p 3PJ″=2, 1, 0)离子谱.氧离子信号强度与UV电离激光能量（λ≈226 nm）之间的关系能用三次方曲线很好拟合, 它表明光解产物氧原子是通过（2＋1）多光子吸收过程而被电离的.由离子信号得到的氧原子基态三个自旋-轨道支能级布居比f1=I(3P1)/I(3P2)与f0=I(3P0)/I(3P2)分别为0.54±0.09和0.20±0.04, 并且在不同的光解激光能量下其布居比保持不变.这一比值与统计分布计算的值为0.6和0.2一致（即统计分布3P2∶3P1∶3P0=1:0.6:0.2）.这是由于样品(NO2)在较低的压力下（1.33×10－4 Pa）和极短的光解-电离时间范围内（10－8 s）, 产物O（3PJ″）支能级间几乎不可能发生碰撞能量转移, 因此, 氧原子三个自旋-轨道角动量分裂能级布居O（3PJ″=2, 1, 0）是统计分布的.     

激光光解NO_2产物——氧原子O(~3P_(J''''''''))的REMPI离子谱

由Nd:YAG激光器三倍频,输出波长为λ=355 nm(28 169 cm~(-1))的激光光解NO_2分子产生的氧原子,通过共振增强多光子电离(REMPI resonance enhanced multiphoto ionization)及飞行时间(TOF time of flight)质谱技术,获得了自旋-轨道精细能级分辨的氧原子O(2 p~3P_J~″=2,1,0)离子谱.氧离子信号强度与UV电离激光能量(λ≈226 nm)之间的关系能用三次方曲线很好拟合,它表明光解产物氧原子是通过(2+1)多光子吸收过程而被电离的.由离子信号得到的氧原子基态三个自旋-轨道支能级布居比f_1=I(~3P_1)/I(~3P_2)与fo=I(~3P_0)/I(~3P_2)分别为0.54±0.09和0.20±0.04,并且在不同的光解激光能量下其布居比保持不变.这一比值与统计分布计算的值为0.6和0.2一致(即统计分布~3P_2:~3P_1:~3P_0=1:0.6:0.2).这是由于样品(NO_2)在较低的压力下(1.33×10~(-4)Pa)和极短的光解-电离时间范围内(10~(-8)s),产物O(~3P_J~″)支能级间几乎不可能发生碰撞能量转移,因此,氧原子三个自旋-轨道角动量分裂能级布居O(~3P_J~″=2,1,0)是统计分布的.     

亚硝酸甲酯分子在440nm附近的激光光解

近年来亚硝酸甲酯分子（CHa0NO）的光解动力学研究十分活跃｛‘5］，主要集中在紫外激光的单光子解离的机理，光解过程的矢量相关性质和光解产物的态分布．CH30NO分子的解离能D。（CH30－NO）＝174kJ·mol‘，若单从能量上看，人＜689。的光就能使其解离，但人＞400urn的光解离研究还未见报导．＊H30＊0分子在人＞40onm的强激光场下是充电离还是先解离，是单光子解离还是多光子解离，以及通过哪个电子态解离都不清楚．时间飞行质谱不仅具有质量分辨率高、范围宽，而且响应快，因此适合做光解光电离过程初生态产物的探测．特别是时间飞…     

N2O+离子B2П态的光谱与光解离动力学

用一束波长为360.55 nm的激光直接作用于超声射流的N₂O分子束, 通过(3+1)共振增强多光子电离(REMPI)过程制备纯净的N₂O⁺(X²П(0,0,0))母体离子, 再用另一束波长在243-278 nm范围的激光将母体离子激发至B²П态后解离. 扫描解离激光波长, 监测NO⁺离子碎片的强度, 从而获得N₂O⁺离子B²П态的光致碎片激发(PHOFEX)谱. 通过拟合转动分辨光谱, 得到了相应的转动常数和自旋分裂常数, 从而区分了A²Σ⁺态高振动能级和B²П态带源的贡献, 明确了N₂O⁺离子B²П态的光谱"带头"位置(37154 cm^-1), 并将获得的振动光谱初步归属为B²П(v₁,v₂,v₃)←X²П的振动跃迁序列. 通过对NO⁺碎片离子的飞行时间质谱峰形的分析, 还获得了解离过程中释放的平均平动能, 并结合电子激发态势能面, 讨论了N₂O⁺离子B²П态的解离机理.     

二溴代烷烃的紫外光解动力学研究

利用飞行时间质谱装置研究了234和267nm激光作用下二溴甲烷、二溴乙烷、二溴丙烷和二溴丁烷分子的光解离过程．研究表明二溴代烷烃分子在紫外激光的作用下主要是断裂C—Br键解离出一个Br原子,并且存在两种可能的布居：基态Br(^2P3/2^0)和激发态Br^*(^2P1／2^0)．通过共振增强多光子电离技术探测两种光解产物布居的分支比．对比得到了分子构型对称性不同的二溴代烷烃的分支比,提出了两种假设的光解离模型．     

用共振增强多光子电离方法研究几种含溴化合物的光解

利用飞行时间质谱仪(TOF)和共振增强多光子电离(REMPI)方法, 研究了两种正一溴代烷烃(C₂H₅Br, n-C₃H₇Br)和溴苯(C₆H₅Br)在234及267 nm附近的光解. 测出了这几种含溴化合物在不同波长下光解产物Br^*和Br的分支比N(Br*)/N(Br), 并根据从头计算结果, 解释了这几种含溴化合物光解产物的分支比随光解波长变化的趋势及几个低激发态势能面之间的关系.     

[Me3NC2H4OH]Zn2Cl5水溶液的激光光解研究

利用时间分辨激光光解技术研究了季铵盐型离子液体[Me₃NC₂H₄OH]Zn₂Cl₅(简写R-Zn₂Cl₅)的光解行为, 研究发现离子液体能被266 nm激光单光子电离, 生成阳离子自由基、[Zn₂Cl₅]^•中性自由基和水合电子, 观察到胆碱激发三线态的存在, 并测定了离子液体光电离的量子产额为0.04. 利用266 nm激光对离子液体、胆碱、氯化锌、氯化钠的光解行为比较, 发现胆碱阳离子的贡献很小, [Zn₂Cl₅]^－阴离子起主要作用. 采用氧化性自由基SO₄^•－引发离子自由基, 揭示其光电离机理, 测定离子液体的动力学反应速率常数, SO₄^•－ 460 nm的衰减速率常数为1.3×10⁹ L•mol^－1•s^－1, 320 nm离子自由基瞬态产物的生成速率常数为1.5×10⁹ L•mol^－1•s^－1, 两者很接近, 说明SO₄^•－自由基的衰减与瞬态自由基的生成是同步的.     

[Me3NC2H4OH]Zn2Cl5水溶液的激光光解研究

利用时间分辨激光光解技术研究了季铵盐型离子液体[Me₃NC₂H₄OH]Zn₂Cl₅(简写R-Zn₂Cl₅)的光解行为, 研究发现离子液体能被266 nm激光单光子电离, 生成阳离子自由基、[Zn₂Cl₅]^•中性自由基和水合电子, 观察到胆碱激发三线态的存在, 并测定了离子液体光电离的量子产额为0.04. 利用266 nm激光对离子液体、胆碱、氯化锌、氯化钠的光解行为比较, 发现胆碱阳离子的贡献很小, [Zn₂Cl₅]^－阴离子起主要作用. 采用氧化性自由基SO₄^•－引发离子自由基, 揭示其光电离机理, 测定离子液体的动力学反应速率常数, SO₄^•－ 460 nm的衰减速率常数为1.3×10⁹ L•mol^－1•s^－1, 320 nm离子自由基瞬态产物的生成速率常数为1.5×10⁹ L•mol^－1•s^－1, 两者很接近, 说明SO₄^•－自由基的衰减与瞬态自由基的生成是同步的.     

离子速度成像方法研究溴代环己烷的紫外光解动力学

利用二维离子速度成像方法对C6H11Br分子在234 nm附近的光解动力学行为进行了研究. 通过(2+1)共振增强多光子电离探测了光解产物Br*(2P1/2)和Br(2P3/2), 得到它们的相对量子产率. 从光解产物Br*(2P1/2)和Br(2P3/2)的速度图像得到了能量和角度分布. 结果表明, Br*原子主要来自于S1态的直接解离, 而Br则绝大部分是从S2态向T3态的系间交叉跃迁得到, 并导致了两种解离通道能量分布的差别. 实验发现C6H11Br分子解离过程中大部分能量都转化为内能, 但与其它长链溴代烷烃分子相比, 可资用能更多地被分配到平动能中, 结合软反冲模型分析了这种能量分配跟环烷基的构象和稳定性的关系.     

离子速度成像方法研究C8H17Br分子的光解动力学

用离子速度成像方法, 研究了长链C8H17Br分子在234 nm激光下的光解过程. 通过2+1共振增强多光子电离探测了两种光解产物Br*(2P1/2)和Br(2P3/2), 得到了它们的相对量子产率. 从光解产物Br*(2P1/2)和Br(2P3/2)的速度图像得到了能量和角度分布. 并根据相对量子产率和角度分布, 计算了不同解离通道的比例. 实验发现C8H17Br分子解离过程中大部分能量都转化为内能, 该能量分配可以较好地用软反冲模型来解释, 并分析了这种能量分配跟烷基大小的关系.     

O2气中激光烧蚀Ta2O5产物离子的氧化反应

Ta2O5薄膜作为电容元件材料的替代品已在微电子等领域中显示出广阔的应用前景[1]．脉冲激光沉积（PLD）法制备Ta2O5薄膜以其显著的优点引起了广泛重视[2，3]．而对激光烧蚀的物理化学过程的认识是完善这一方法的重要前提．我们曾采用时间分辨与角分辨飞行四极质谱[4]和发光光谱技术[5]较系统地研究了激光烧蚀Ta2O5产生的羽状物的组成和特征，并认为在O2气氛中沉积Ta2O5薄膜可以改善甚至避免形成缺氧的薄膜．但由于上述实验方法上的限制，未能详细考察激光烧蚀Ta2O5生成的离子产物在O2气氛中发生的氧化反应．为了研究激光烧蚀产物离子…     

正-溴代烷烃的紫外光解动力学研究

利用共振增强多光子电离飞行时间质谱(REMPI-TOFMS)，研究了长链正-溴代烷烃R-Br(R为正烷烃基)(C2H5Br，n-C3H7Br，n-C4H9Br)在234及267nm附近的光解动力学．溴碎片来源于R-Br的直接解离：R-Br→R Br(^2P3/2)／Br(^2P1/2)，根据测定的离子信号强度，得到了Br^n与Br的分支比N(Br^*)／N(Br)及相应的相对量子产额φ(Br^*)和φ(Br)．φ(Br^*)与激光波长及分子结构显示了一定的依赖关系，将实验结果用CH3Br的解离模型进行拟合，得到了长链R-Br的光解动力学行为的定性解释。     

多相催化反应的在线光谱-质谱探测系统

在研究多相催化反应中,建立和发展了一套在线高灵敏的共振增强多光子电离-飞行时间质谱检测系统。采用光纤作为传输介质,消除了激光在电离池内的吸收;自制了高输入阻抗的电荷灵敏放大器,提高了信号的稳定性;改进了飞行时间质谱仪中脉冲阀的进气方式,减少了死区,实现了质谱的快速采样。实验结果证明与传统的催化检测仪器相比,本系统具有灵敏度和采样率高,在线实时检测等特点。     

烯丙基6~8eV之间电子振动光谱的共振增强多光子电离研究

在分子束中用高温热解3-碘代丙烯的方法产生烯丙基,并结合飞行时间质谱和2+1共振增强多光子电离技术,从实验上观测到了烯丙基从基态到6~8eV之间的6个电子态3d_xz, 3d_xy,ns(n=4,6,7,8)的电子振动光谱.在ns的Rydberg态电子振动光谱中可以观测到v₇(∠CCC弯曲振动)约为430cm^-1的振动级数.由Rydberg公式拟合得到烯丙基的绝热电离能为(65641±20)cm^-1((8.138±0.002)eV).     

复合物邻二甲苯… NH_3(ND_3)分子间的振动

范德华（ vdW）振动频率基本上小于 100 cm－ 1.在三种同分异构的甲基苯中 ,间位的双甲基苯较为适合于研究 vdW振动 ,因为间位双甲基苯的两个甲基之间作用相当强 ,在分子振动基态到＋ 100 cm－ 1范围 ,不存在甲基内转动跃迁 [1].我们曾报导了复合物 o- xylene… Ar、 o- xylene… N2的电子态 S1← S0跃迁的 vdW振动分辨谱 [2,3],获得了这两种复合物的键弯曲和键伸缩振动的频率 .o- xylene… Ar和 o- xylene… N2都属 Cs点群 ,它们沿对称面内（ x轴方向）的弯曲振动频率分别为 13.9 cm－ 1和 23.7 cm－ 1,沿垂直于环面（ z轴方向）的伸…     

乙烯自由基A2A''(v'=0)←X2A'(v''=0)带的转动分析

通过193 nm光解丁烯酮分子产生乙烯基自由基(C₂H₃). 经射流冷却后, 用另一束激光光解C₂H₃, 生成的氢原子碎片经共振增强多光子电离(REMPI)过程, 记录氢离子信号随光解波长变化, 得到20020～20070 cm_-1范围内乙烯基激发的转动分辨光谱. 该谱对应于A²A'(v'=0)←X²A'(v'=0)跃迁的转动结构. 结合量子化学理论计算、光谱拟合以及前人的研究结果, 对该段光谱进行了完整的转动识别, 确定了40条转动谱线的位置. 由光谱拟合还得到A²A'(v'= 0 )能级的预解离寿命为3.3 ps, 且不依赖于转动量子数.     

溴代烷烃在紫外波段的光解离过程

在飞行时间质谱仪中，采用波长为234 nm和267 nm的激光，研究溴代烷烃CHBr3、CH2Br2、C2H5Br及C2H4Br2的光离解过程.在UV激光的作用下，溴代烷烃分子主要发生的是吸收1个光子解离出Br原子，然后继续吸收光子发生Br原子的（2＋1）共振增强多光子电离的过程.其中由溴代烷烃分子解离得到的Br原子可能存在着两种布居：基态Br(2P03/2)及激发态Br*(2P01/2).研究解离得到的Br原子的分支比 N(Br*)/N(Br)，并给出测量结果：溴代烷烃分子解离得到的Br原子在267 nm激光作用下的分支比明显大于在234 nm激光作用下的结果.对此多光子过程的机理，也进行了分析讨论.     

乙烯基~2A″电子态的振转分析

通过193nm光解丁烯酮分子产生乙烯基自由基(·C2H3).经射流冷却后,以另一束可调谐激光光解·C2H3,生成的氢原子碎片经共振增强多光子电离(REMPI)过程,记录氢离子信号随光解波长变化,得到21180￣21320cm-1范围内乙烯基A!2A″(!′5,6,8=1)←X!2A′(!″=0)跃迁的振转光谱.结合量化计算和光谱拟合,对该段光谱进行了细致的振转分析,确定了各振动谱带位置,识别了其中主要的转动跃迁.由光谱拟合得到各振动能级的预解离寿命,讨论了其与振动模式及激发转动量子数的依赖关系,证实了理论预测的乙烯基A!2A″电子态的面内解离机制.     

复合物邻二甲苯…NH3(ND3)分子间的振动

Resonant two photon ionization spectra of S1←S0 transition in complex o xylene…NH3(ND3) in supersonic molecular beam are observed using resonant two photon ionization,together with time of flight mass spectrometry. The spectra exhibit rich information on the complex intermolecular vdW vibrational modes.We have tentatively assigned all the observed spectral features.By analyzing the spectra,the stretching vibrational frequencies and two bending vibrational frequencies of the the complex are obtained.The structure of the complex has been obtained by ab initio computation method.     

乙烯自由基(A)2A″(v′=0)←(X)2A′(v"=0)带的转动分析

通过193 nm光解丁烯酮分子产生乙烯基自由基(·C2H3).经射流冷却后,用另一束激光光解·CaH3,生成的氢原子碎片经共振增强多光子电离(REMPI)过程,记录氢离子信号随光解波长变化,得到20020～20070 cm-1范围内乙烯基激发的转动分辨光谱.该谱对应于(A)2A″(v′=0)←(X)aA′(v″=0)跃迁的转动结构.结合量子化学理论计算、光谱拟合以及前人的研究结果,对该段光谱进行了完整的转动识别,确定了40条转动谱线的位置.由光谱拟合还得到(A)2A″(v′=0)能级的预解离寿命为3.3 ps,且不依赖于转动量子数.