溶液中氢键对受激拉曼散射的影响研究

发布时间：2018-03-09 09:15

本文选题：氢键　切入点：受激拉曼散射　出处：《吉林大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：通过拉曼光谱可以直观地得到一些物质的具体峰位,并且通过峰位来了解物质的本征振动模式。当物质在强激光作用产生的高温高压的环境下受到激发,发生受激拉曼散射时,测得受激拉曼光谱,从而可以了解物质内部键长等的变化。在物质之间的相互作用过程中,氢键扮演着十分重要的角色。尽管氢键是一种弱键,但它的形成将对物质的形状和结构等方面有重要的作用,并且我们通过测得物质的拉曼光谱就可以发现这些变化。在文中我们用到了自发拉曼、受激拉曼散射、氢键、激光诱导击穿和激光诱导等离子体的相关知识,分析了水和过氧化氢的混合溶液、苯和溴苯的混合溶液,在强激光作用下光谱的变化情况,研究氢键对两种不同的混合溶液的受激拉曼散射的影响,来间接了解物质的相互作用和各自的变化。另外也可以加强对受激过程的理解。(1)利用强度为90mJ、波长为532nm的脉冲激光作用在苯与溴苯的混合溶液中,测得溶液的前向受激拉曼散射光谱。当溶液体积比为1:2时,由于受到氢键的影响使得C-Br面外弯曲振动模式的拉曼位移达到最小,并且弱的C-H伸缩振动模式(3060cm-1)的受激拉曼散射相对于环呼吸振动模式(992cm-1)来说,它的峰强达到最强。峰强变强的原因是强激光作用在该混合溶液中会产生等离子体,在这个过程中,形成(溴苯+苯)+、(溴苯+溴苯)+或者(溴苯+苯+溴苯)+等同型的二聚体或者三聚体阳离子、异型的二聚体或者三聚体阳离子,这些阳离子增大了苯的C-H伸缩振动散射截面。而且当溶液的体积比为1:2时形成了最稳定的优化的三聚体(溴苯+苯+溴苯),在三聚体中的CH…Br氢键可以拉长C-Br键的长度或者减小C-Br键的力常数,使C-Br面外弯曲振动模式的拉曼位移减小。另外也用Gaussian(EM64L-G09RevB.01)软件模拟了这个三聚体的最佳优化结构。(2)当强度为40mJ、波长为532nm的脉冲激光作用在水和过氧化氢的溶液中时,在前向和背向分别测得该混合溶液的受激拉曼散射光谱。仅在背向的受激拉曼散射光谱中出现了3060cm-1的自由“OH”基的拉曼峰,同时在不同的混合比例下自由“OH”基的拉曼峰和普通的OH伸缩振动峰均发生了频移。我们认为在溶液中产生了少量的自由“OH”基。一方面是由于过氧化氢在激光作用下的离解作用;另一方面是混合溶液中水和过氧化氢形成的团簇H_2O_2(H_2O)_(1-n)的电离导致形成自由“OH”基。当在不同浓度时,由于水和过氧化氢形成的团簇之间的H…OH氢键可以不同程度地减弱振动的频率导致其它氧氢峰产生了一定的频移。强激光作用下物质会发生受激,同时产生激光诱导等离子体,而分子之间的氢键会对分子的振动频率产生影响。等离子体的相关理论为受激拉曼散射光谱的变化提供了一些理论支持,而且氢键相关知识也为光谱的变化提供了理论解释。其中的激光诱导击穿效应不仅可以用来分析各种物质的液态在高温高压下的性质变化,而且还可以研究固态、气态等材料,有比较大的现实意义。
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【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O437.3

【参考文献】