CS2与亚硝酸水溶液复相体系的激光闪光光解

利用激光光解-瞬态吸收技术研究了氮气饱和条件下CS2与亚硝酸水溶液复相体系的355nm光解机理.瞬态吸收光谱分析结果表明:CS2与·OH自由基快反应生成CS2OH,产生的CS2OH继续与HONO反应生成CS2OH-HONO加合物,其吸收峰分别为285,305,475,490和980nm,反应CS2OH+HONOCS2OH-HONO的二级速率常数为(2.79±0.05)×108L/(mol·s);230nm处的吸收峰归属为CS2NO+,其一级衰减速率常数为1.28×105s-1.     

NCO自由基与SO2、CS2反应的速率常数

利用波长为266 nm的激光光解CHBr3产生CH自由基,其与NO反应作为NCO自由基的来源.在298 K,总压2660 Pa的条件下,采用激光诱导荧光的方法,研究了NCO自由基与SO2、CS2的反应.得到了NCO自由基与SO2、CS2双分子反应速率常数分别为（1.8±0.3）×10－11和（3.1±0.4）×10－12 cm3•molecule－1•s－1.对这两个反应在B3LYP/6-31＋G(d)的水平上进行理论研究的结果表明,NCO自由基与SO2、CS2的反应是加成反应,其机理是NCO自由基中的N原子攻击反应物的中心原子,得到加成产物.     

355 nm光照下大气液相中HNO2与C6H5Cl的反应机理

利用瞬态吸收光谱技术进行了有氧、无氧条件下氯苯与亚硝酸水溶液的交叉反应机理研究，初步考察了这些瞬态物种的生长与衰减等行为, 并对其光解产物进行了GC/MS分析.研究表明，HNO₂在355 nm紫外光的照射下可产生•OH自由基, •OH和氯苯反应生成C₆H₅Cl•••OH，反应速率常数为（6.6～7.0）×10⁹ L•mol^-1•s^-1; 在有氧条件下C₆H₅Cl•••OH可氧化为C₆H₅Cl•••OHO2, 反应速率常数为(1.6 ± 0.2)×109 L•mol^-1•s^-1,然后进一步分解; C₆H₅Cl•••OH衰减或与亚硝酸等作用可形成多种含硝基的化合物或醌类物质.     

355 nm光作用下C6F6-HNO2水溶液的反应机理

利用激光闪光光解-瞬态吸收光谱技术研究了355 nm 光作用下六氟苯(C6F6)-HNO2水溶液的反应机理, 探讨了中间产物及其动力学行为, 并对终产物进行了分析. 实验表明, C6F6可与HNO2光解产生的OH自由基反应生成加合物C6F6…OH, 二级反应速率常数为1.8×109 L·mol -1·s-1, 加合物吸收峰位置在250、270和400 nm处; C6F6…OH 加合物通过消除反应生成C6F5O·, 其表观生成常数为6.1×105 s-1. C6F6…OH与O2复合转化为C6F6OHO2, 二级反应速率常数为2.8×106 L·mol-1·s-1, C6F6OHO2峰位置与C6F6…OH 加合物相似. 终产物分析表明, OH自由基与六氟苯发生消除HF的反应而生成C6F5OH, 有O2时, 还产生四氟醌C6F4O2, 但无论有氧还是无氧体系, 均不发生硝基化反应.     

[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.     

C2H3＋NO2反应速率常数的研究

利用激光光解C2H3Br产生C2H3自由基,在气相298 K, 总压2.66×103 Pa的条件下,研究C2H3与NO2的反应,用激光光解-激光诱导荧光（LP-LIF）检测中间产物OH自由基的相对浓度随着反应时间的变化关系,报导了双分子反应C2H3＋NO2的速率常数k(C2H3＋NO2)=(1.8±0.05)×10－11cm3•molec.－1•s－1,同时也得到OH＋NO2反应的速率常数k(OH＋NO2)=(2.1±0.15)×10－12 cm3•molec.－1•s－1.     

4-n-壬基酚的激光闪光光解和紫外光降解

采用266nm激光闪光光解瞬态吸收光谱和254nm紫外光降解,研究了乙腈及乙腈-水混合溶液中4-n-壬基酚（4-n-NP）的各种光解行为,考察了不同物理化学体系对4-n-NP光解行为的影响规律.实验发现,在266nm激光闪光光解下,4-n-NP既发生光电离又发生光激发,获得了4-n-NP光电离生成的阳离子自由基,以及光激发生成的激发三重态的瞬态特征吸收谱.由S2O82-光分解产生的SO4·-可快速氧化4-n-NP,测得反应速率常数为2.85×109M-1s-1,判定4-n-NP阳离子自由基在pH高于2.2条件下会转变成脱质子中性自由基.研究发现,使用254nm紫外光直接降解4-n-NP比较困难,UV结合添加H2O2可提高其降解效率,UV结合添加K2S2O8可极大提高4-n-NP降解效率,3.5min的光照即可使1×10-4M的4-n-NP完全降解.本文就4-n-NP在各种条件下的光解机理进行了探讨,为此类具有生物激素效应的非离子表面活性剂光降解奠定了基础.     

[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.     

芘四磺酸钠水溶液激光闪光光解机理

采用激光闪光光解-瞬态吸收光谱技术研究了355nm激光作用下芘四磺酸钠(PyTS)水溶液的光化学反应机理及其产生水合电子的动力学行为.研究首次发现PyTS水溶液激发单线态(PyTS1*)在260nm、激发三线态(PyTS3*)在300nm及阴离子自由基(PyTS-?)在330nm处的特征吸收峰;分析了生成的水合电子(e-aq)的主要反应途径包括自猝灭反应及与PyTS的反应,得到水合电子与PyTS反应的准一级速率常数为2.7′105s-1;并计算得到在此实验条件下,PyTS水溶液经双光子吸收产生的水合电子量子产率为3.2′10-2.     

瞬态吸收光谱研究苯与H2O2水溶液的反应机理

利用瞬态吸收光谱技术研究了不同条件下苯与H2O2水溶液复相体系的激光闪光光解情况,考察了其瞬态物种的生长和衰减等行为.研究表明, •OH自由基和苯反应生成C6H6-OH加合物,其反应速率常数在近中性和酸性条件下分别为(8.0～8.1)×109 L•mol－1•s－1和7.7×109 L•mol－1•s－1, 而在碱性时则为(6.7～6.9)×109 L•mol－1•s－1,在有氧条件下C6H6-OH加合物被氧化为C6H6-OHO2后,进一步分解成对苯醌;C6H6-OH加合物和激发态的苯也可直接与H2O2反应生成对苯醌,三种反应途径同时存在.     

CCl4的光解微观机制研究

利用激光光解瞬态吸收光谱技术,研究有氧和无氧条件下CCl4的激光光解.结果表明,在248 nm激光作用下, CCl4发生了单光子吸收,反应生成{CCl4－Cl}σ电荷转移复合物、(CCl3＋…Cl－)离子对、CCl3O2过氧自由基等瞬态物种,它们的衰减过程是表观一级反应. {CCl4－Cl}σ电荷转移复合物在有氧/无氧条件下的拟合衰减速率常数分别是3.38×106 s－1和3.65×106 s－1,它的形成不受氧气含量影响. (CCl3＋…Cl－)离子对在有氧/无氧条件下的拟合衰减速率分别为3.73×107 s－1和3.02×107 s－1,它的形成也不受氧气含量影响, CCl3O2过氧自由基需在有氧条件下形成,拟合衰减速率是2.32×104 s－1.     

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.     

{Mo102}型纳米多孔无机富勒烯衍生物的合成、表征及三阶非线性光学性质

在室温酸性条件下, 利用高负电性的表面分布有20个{Mo9O9}型纳米孔道的无机富勒烯囊状阴离子[{(MoⅥ)Mo5ⅥO21(H2O)6}12{Mo2ⅤO4(SO4)}30]72-与胍基乙酸反应, 得到了表面分布有20个{Mo6O6}型纳米孔道的由102个Mo及氧原子组成的[{(Mo)Mo5O21(H2O)4SO4}12{MoⅤO(H2O)}30]12-小无机富勒烯囊状阴离子. 通过单晶X射线衍射、元素分析、FTIR、UV-Vis、TG-DTA、ESR等手段对其进行了表征. 该化合物属于三斜晶系, P1空间群, 晶胞参数a=2.5377(5) nm, b=2.5932(5) nm, c=3.9547(8) nm, α =83.58(3) °, β=86.15(3) °, γ=75.55(3) °, V=25.023(9) nm3. 利用脉冲时间为5 ns的532 nm激光通过Z-扫描实验得到该化合物的三阶非线性折射率γ=-3.29×10-18 m2/W, 三阶非线性极化率χ(3)=-1.04×10-23 m2·V-2, 表明该化合物具有较强的自散焦三阶非线性光学效应.     

HCF(X~1A’)+SO2反应的动力学研究

用激光光解-激光诱导荧光方法研究了室温下(T＝293 K) HCF(X^~1A^’)自由基与SO₂分子的反应动力学. 实验中HCF(X^~1A^’)自由基是由213 nm激光光解HCFBr₂产生的, 用激光诱导荧光(LIF)检测HCF(X^~1A^’)自由基的相对浓度随着反应时间的变化, 得到此反应的二级反应速率常数为: k＝(1.81±0.15)×10^－12 cm³•molecule^－1•s^－1, 体系总压为1862 Pa. 高精度理论计算表明, HCF(X^~1A^’)和SO₂分子反应的机理是典型的加成-消除反应. 我们运用RRKM-TST理论计算了此二级反应速率常数的温度效应和压力效应, 计算结果和室温下测定的二级反应速率常数符合得较好.     

乙烯基A2A″电子态的振转分析

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, 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21180~21320 cm-1范围内乙烯基 A2A″(µ′5,6,8=1)←X2A′(µ″=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A2A″电子态的面内解离机制.     

液相OH•, NO3•和SO4•-与二甲基硫反应机理

利用激光闪光光解技术研究了液相二甲基硫(DMS)与OH^•, NO₃^•和SO₄^•-自由基的微观反应机理. 实验结果表明: 在pH 5～9时, OH^•氧化DMS生成DMSOH^•, DMSOH^•会与DMS反应生成(DMS)₂⁺; 而NO₃^•和SO₄^•-;会直接氧化DMS生成DMS^＋, 生成的DMS^＋会与DMS反应生成(DMS)₂⁺.(DMS)₂⁺与氧气的反应很慢, 它的衰减受pH影响较大.     

563～660 nm波段SO2+的PHOFEX连续谱

在超声分子束条件下,利用380.85 nm的电离激光使SO2分子经由[3+1]共振增强多光子电离(REMPI)产生纯净的SO2+(X 2A1)分子离子,用另一束解离激光在可见光波长区(563～660 nm)扫描获得了光解碎片SO+的激发(PHOFEX)谱.从563～660 nm波长区SO+的无结构连续谱以及SO2+解离的效率随波长增加而减少的实验事实,提供了SO2+(E,D,C)电子态附近存在α2A2对称性排斥态的证据,分析了产生SO+的[1+1]光解机理:(1)SO2+(X2A1)首先经由单光子激发到达B2B2中间态的密集能级区;(2)吸收另一个光子到达SO2+(E,D,C)电子态附近的α2A2排斥态,经由α2A2排斥态产生了到SO+(X2∏)+O(3Pg)的直接解离.     

高比表面纳米MgO的制备及其影响因素研究

在溶液中采用不同的原料制备了三种前体MgC2O4•2H2O, 经高温焙烧得到高比表面MgO. 用XRD、BET、TEM和TG-DTA等表征手段对前体及产物MgO进行了表征. 结果表明, 以醋酸镁和草酸为原料制备前体草酸镁并在焙烧过程中消除水汽的影响是得到高比表面MgO的关键. 最优条件下制备的样品经520 ℃焙烧后比表面积高达534 m2•g−1, 晶粒尺寸仅为4～5 nm的MgO粒子堆积成一定程度上长程有序的介孔结构, 并具有十分优良的抗高温烧结性能. 650 ℃和800 ℃焙烧2 h后, 其比表面积仍分别高达229 m2•g−1和134 m2•g−1.     

HCF(X~1A’)+SO2反应的动力学研究

用激光光解-激光诱导荧光方法研究了室温下(T＝293 K) HCF(X^~1A^’)自由基与SO₂分子的反应动力学. 实验中HCF(X^~1A^’)自由基是由213 nm激光光解HCFBr₂产生的, 用激光诱导荧光(LIF)检测HCF(X^~1A^’)自由基的相对浓度随着反应时间的变化, 得到此反应的二级反应速率常数为: k＝(1.81±0.15)×10^－12 cm³•molecule^－1•s^－1, 体系总压为1862 Pa. 高精度理论计算表明, HCF(X^~1A^’)和SO₂分子反应的机理是典型的加成-消除反应. 我们运用RRKM-TST理论计算了此二级反应速率常数的温度效应和压力效应, 计算结果和室温下测定的二级反应速率常数符合得较好.     

新型气体扩散电极体系高效产H2O2的研究

以自制新型石墨/聚四氟乙烯(PTFE)气体扩散电极在无隔膜体系中进行双氧水发生工艺的优化研究, 主要探讨了不同石墨和PTFE质量比、阴极电位、pH值和氧气流速对H2O2产率的影响. 结果表明, 以石墨和PTFE质量比为2:1的气体扩散电极为阴极, 在pH=3, Na2SO4浓度为0.1 mol•L−1, 氧气流速为0.4 L•min−1, 阴极电位为−0.55 V (vs SCE)时, 2 h后H2O2可以达到60 mg•L−1. 该新型体系有较高的H2O2产率和电流效率(可达60%以上), 且pH值适用范围较广, 可望应用于水中污染物的处理.