激光光谱技术在环境监测中的应用专题系列（Ⅲ）：激光质谱法对机动车尾气中污染物的实时监测

激光质谱法通过共振增强多光子电离把紫外光谱和飞行时间质谱结合起来,是具有高选择性、快速和高灵敏度的痕量化学污染物质分析方法。文章介绍了其原理和在机动车尾气监测上的应用。     

2-吡啶甲醇红外光谱的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论(density functional theory,DFT) 在B3LYP/6-311G(d,p)水平上对2-吡啶甲醇分子进行了结构优化和频率计算,得到了该分子的稳定构型和全部振动模式。通过与吡啶分子的结构参数以及相关文献数据的对比,发现理论值与实验值相吻合。理论计算和实验测得的红外光谱数据的比较分析表明,理论计算与实验测量结果符合得较好, 并对2-吡啶甲醇分子的振动模式进行了归属。     

胞嘧啶-水分子氢键团簇结构特性理论研究

使用密度泛函理论B3LYP方法,在6-311++G(d , p)基组水平上,研究了C4H5N3O·(H2O)n (n=1~3)分子团簇的基态结构及红外线光谱。通过对C4H5N3O·(H2O)n (n=1~3)分子团簇结构优化,获得了团簇的六种稳定结构。三种最稳定结构的分子团簇的红外光谱表明O—H…O和N—H…O氢键的形成使得O—H和N—H之间伸缩频率减小,发生了红移; O—H…N氢键使O—H之间的伸缩振动频率变大,发生了蓝移。AIM程序分析表明：电子密度的强弱反映了红移和蓝移的大小。之后使用Veda4软件对C4H5N3O·(H2O)n (n=1~3)分子团簇红外光谱的振动频率进行了分析,并对振动频率进行了比较。     

奇偶相干态的Wehl商和Shannon熵

研究了奇、偶相干态的Ｗｅｈｒｌ熵和Ｓｈａｎｎｏｎ熵、结果表明，其Ｗｅｈｒｌ熵随总噪声的增加而增大，并趋向同一个常数。Ｓｈａｎｎｏｎ熵随力学量起伏的减小而减小，且这两种态的Ｓｈａｎｎｏｎ熵均可小于相干态的Ｓｈａｎｎｏｎ熵，但这时并不与压缩效应的出现相对应，因而Ｓｈａｎｎｏｎ熵不能成为压缩存在的判据．。     

氨团簇(NH3)2的异构化研究

本文在密度泛函理论的基础上,利用B3LYP/6-31G(d)方法研究了(NH3)2的两种同分异构体2a和2b之间的异构化过程,结果表明由2a异构化到2b要跨过1.39kcal/mol的反应势垒,而从2b异构化到2a的反应势垒为0.606kcal/mol.     

532 nm及355 nm丁酮多光子电离质谱研究

利用激光质谱法,采用355 nm及532 nm激光作为光源对丁酮分子进行了多光子电离解离研究,得到了2种波长下丁酮的多光子电离飞行时间质谱图主要有质荷比为1(H ),15(CH3 ),43(CH3CO )的质谱峰.532 nm质谱比较丰富,有较强的质荷比为45的信号,可以认为这是丁酮异构体电离解离得到的产物;同时探测到了质荷比为4,6,8的信号,可能是高价离子.355 nm质谱图相对简单.根据信号比例随激光能量的变化及主要的离子信号,得出了2种波长下主要的解离电离通道.     

激光质谱法的质量数定标研究

介绍了激光质谱法的基本原理,利用已知苯和甲苯质荷比与飞行时间的关系,对质谱信号进行了精确定标.利用该方法对丙酮的多光子电离质谱进行了验证,得到了理想的实验结果.     

355 nm激光作用下质子化丙酮-水团簇的多光子电离质谱

为研究由氢键形成的超分子体系内的质子化构型,利用355 nm多光子电离(MPI)技术结合飞行时间质谱（TOF-MS）得到丙酮和水的系列团簇质谱.实验观察到的主要产物是质子化的丙酮水团簇.其团簇构型归纳为(CH3COCH3)n(H2O)n－2H+,(CH3COCH3)n(H2O)n－1H+和(CH3COCH3)n(H2O)nH+.利用Gaussian 98程序优化了团簇的离子态构型,通过频率验证了构型的稳定性,并给出了相关能量和零点修正能.     

吡啶-水团簇(C_5H_5N)_n(H_2O)_m(n=1～2,m=1～4)结构和红外光谱的理论研究

利用密度泛函理论,在B3LYP/6-311++G(d,p)基组水平上对吡啶-水团簇(C5H5N)n(H2O)m(n=1~2,m=1~4)的可能构型进行全优化,得到了团簇的稳定结构;计算结果显示,在吡啶和水的二聚体中,稳定构型只有一种,没有发现通过π氢键(O—H…π)作用形成的团簇结构。为了研究各团簇结构的稳定性,在相同的基组水平上计算得到了各团簇构型的总能量和结合能,结果显示,对于团簇(C5H5N)n(H2O)4(n=1~2),团簇中的水分子形成四元环的结构要比形成三元环的结构稳定。对团簇的最高占据轨道与最低空轨道之间的能隙分析发现,团簇C5H5N(H2O)4的最低能量结构具有较高的稳定性,可能具有幻数结构;最后,分析讨论了吡啶-水团簇的红外振动光谱,对较强的谱峰进行了指认。     

甲醇－乙醚团簇的多光子电离和从头算

在355 nm波长下用激光电离飞行时间质谱装置研究了氢键团簇甲醇/乙醚混合团簇的多光子电离,飞行时间质谱仪观测到一系列质子化团簇,为了探讨质子化团簇的形成机理,在B3LYP/6-31 G(d,p)//B3LYP/6-311 G(d,p)基组水平上计算了CH30H-(C2H5)2O离子和中性团簇的稳定几何结构和解离通道和解离能,发现存在一个质子转移过程,解离产物主要为CH3O和[(C2H5)2O]H .