分子和自由基的同步辐射光电子光离子符合实验研究

发布时间:2018-01-04 06:36

  本文关键词:分子和自由基的同步辐射光电子光离子符合实验研究 出处:《中国科学技术大学》2017年博士论文 论文类型:学位论文


  更多相关文章: 光电离 光电离解离 光电子光离子符合 同步辐射 闪速热解 硝基甲烷 正丁烷 溴代甲苯


【摘要】:自由基是大气化学反应中重要的中间体,其浓度低、种类繁多,对理论和实验都提出了极大的挑战,目前大气化学反应及相关理论计算中迫切需要的自由基的能级和结构等重要数据还十分缺乏。同步辐射阈值光电子光离子符合质谱(Synchrotron threshold photoelectron photoion coincidence time-of-flight mass spectrometry)充分发挥同步辐射真空紫外光源、符合质谱和阈值光电子谱等技术的优点,同时检测分子及自由基光电离过程中产生的阈值光电子和光离子,并进行符合测量,是开展有机化合物分子及相关自由基光电离研究的有效方法。本论文研究工作采用合肥同步辐射光源和阈值光电子光离子符合成像质谱仪,开展了若干分子及相关自由基的光电离和光电离解离等实验研究,精确测量了分子及自由基的电离能、碎片离子出现势等基本数据,获得了分子及自由基的光谱、能级结构及动力学等信息,为相关理论计算、深入研究大气化学反应机理等提供重要数据和科学依据。本论文的研究内容主要包括以下几个部分:1.甲基自由基的阈值光电子谱实验研究。基于连续超声分子束技术,搭建了一套闪速热解反应装置,用于在实验室中高效、稳定地产生自由基,并开展有机化合物的高温热解反应等实验研究。以最简单的甲基自由基(CH_3)作为示范研究体系,通过前体物CH_3NO_2分子的闪速热解制备出CH_3自由基,结合同步辐射阈值光电子光离子符合成像质谱仪开展了 CH_3自由基的阈值光电子谱实验研究。通过检测具有质量选择的阈值光电子谱,精确测量获得了 CH_3自由基的绝热电离能,其值为9.84±0.01 eV,并对闪速热解及光电离过程中CH_3自由基的振动激发模式进行了分析和标定。2.正丁烷分子的闪速热解反应研究。采用同步辐射阈值光电子光离子符合成像质谱仪和闪速热解装置,我们开展了正丁烷分子(n-C_4H_(10))的闪速热解反应研究。实验中通过采集阈值光电子光离子符合质谱,首次成功检测获得n-C_4H_(10)热解反应中的C3H7自由基瞬态中间产物。结合具有质量选择的阈值光电子谱,精确测量了 C_2H_5自由基的绝热电离能和垂直电离能,其值分别为8.20±0.01 eV和8.70±0.01 eV,并观察到了 C_2H_5自由基光电离过程中的振动模跃迁激发;精确测量了热解产物C_3H_6分子的绝热电离能,9.75±0.01eV,并对C_3H_6光电离过程中的碳碳双键(C==C)伸缩振动激发进行了标定。此外,结合高精度量化计算获得了 n-C_4H_(10)热解反应的势能面,对n-C_4H_(10)热解反应路径上的过渡态结构进行了结构分析,并对其热解反应机理进行了研究。3.正丁烷分子的光电离解离实验研究。利用同步辐射阈值光电子光离子符合成像质谱仪,开展了 n-C_4H_(10)分子的光电离解离实验研究,通过分别检测n-C_4H_(10)+母体离子和C_3H_7~+碎片离子的阈值光电子谱,测量获得了 n-C_4H_(10)分子的电离能和C_3H_7~+碎片离子出现势。此外,通过阈值光电子谱构建了 Breakdown曲线,并对其进行了拟合,以扣除分子内能等因素的影响,精确测量获得了 C_3H_7~+碎片离子的绝热出现势,11.31 ±0.01 eV。4.p-,m-,o-C_7H_7Br同分异构体分子的光电离解离实验研究。同分异构体具有相同的分子式,但具有不同的化学结构和性质,一直是研究的热点和难点问题。本文以C_7H_7Br作为示范体系,探讨阈值光电子光离子符合技术在同分异构体光电离检测及研究方面的应用。通过改变同步辐射光的能量,在阈值光电子光离子符合质谱中分别观察到了 p-,m-,o-C_7H_7Br+母体离子和相应的C_7H_7+碎片离子。通过检测具有质量选择的阈值光电子谱,精确测量了 p-,m-,o-C_7H_7Br同分异构体分子的电离能(8.68±0.01 eV,8.82土0.01 eV 和 8.78±0.01 eV),以及相应C_7H_7+碎片离子的出现势(11.46±0.01eV,11.55±0.01eV 和 11.40±0.01eV)。同时,结合量子化学计算,对p-,m-,o-C_7H_7Br光电离解离反应过程进行了分析,其解离主要是通过C-Br键的断裂来产生具有甲苯基构型的C_7H_7+碎片离子。
[Abstract]:Free radicals are important intermediates in the chemical reaction in the atmosphere, its low concentration, variety, have posed a great challenge to the theory and experimental data, an important urgent need to calculate the atmospheric chemistry and the related theory of free radical level and structure. There is also a lack of synchrotron radiation light ion mass spectrometry with threshold photoelectron (Synchrotron threshold photoelectron photoion coincidence time-of-flight mass spectrometry) make full use of synchrotron radiation light source, with advantages of mass spectrometry and threshold photoelectron spectroscopy technology, and produce molecular detection and free radical photoionization process of threshold photoelectron and photoion coincidence measurement, and, is an effective method to investigate molecular organic compounds and free radical light ionization. This thesis uses Hefei synchrotron radiation light source and light ion with threshold photoelectron Imaging spectrometer, carried out experimental research on several molecules and free radicals from photoelectric and optical ionization and dissociation ionization, accurate measurement of molecules and free radicals, ions appear potential and other basic data, the spectrum obtained by molecular and free radicals, energy structure and dynamics information, calculation theory, provide important data and scientific basis for the in-depth study of the atmospheric chemical reaction mechanism. The main contents of this thesis include the following parts: Experimental Study on spectra of 1. threshold photoelectron methyl radicals. Continuous supersonic molecular beam technique based on a set of flash pyrolysis reactor for high efficiency in the laboratory, produce a stable free radical, and carry out the pyrolysis reactions of organic compounds such as methyl radicals in experimental study. The simplest (CH_3) as a demonstration research system by flash pyrolysis precursor of CH_3NO_2 molecule The preparation of CH_3 free radicals, combined with synchrotron radiation to carry out CH_3 free radical threshold photoelectron spectrum experimental study of imaging mass spectrometer threshold photoelectron light ion line. By detecting the quality of selected has the threshold photoelectron spectrum, obtained the accurate measurement of adiabatic ionization of CH_3 radicals, and its value is 9.84 + 0.01 eV, and the flash pyrolysis and photoionization of CH_3 free radical in the process of vibration excitation pattern of flash pyrolysis reaction analysis and calibration of.2. butane molecules. By using synchrotron radiation photoelectron photoion coincidence imaging threshold mass spectrometer and flash pyrolysis device, we carried out molecular n-butane (n-C_4H_ (10)) of the flash pyrolysis reaction experiments through research. The acquisition threshold photoelectron light ion with mass spectrometry, first successful detection of n-C_4H_ (10) C3H7 free radical intermediates in the transient pyrolysis reaction. Combined with the quality threshold selection The photoelectron spectrum, accurate measurement of the adiabatic ionization of C_2H_5 radicals and vertical ionization energy, the values were 8.20 + 0.01 and 8.70 + 0.01 eV eV, and observed the vibration mode transitions of C_2H_5 free radical photoionization process excitation; adiabatic ionization energy of pyrolysis products of C_3H_6 molecular measurement accuracy, 9.75 + 0.01eV, and the carbon carbon double bond C_3H_6 photoionization process (C==C) stretching excitations are analyzed. In addition, combined with the high precision quantitative calculation to get n-C_4H_ (10) surface of pyrolysis reaction of n-C_4H_ (10) structure transition state reaction path on pyrolysis were analyzed, and the photoelectric pyrolysis the reaction mechanism of.3. n-butane molecules from dissociation experiments. Using synchrotron radiation photoionization threshold photoelectron coincidence imaging mass spectrometry, n-C_4H_ (10) to carry out the experimental study of molecular photoionization dissociation, were detected through n-C_4H_ (10) C_3H_7~+ + threshold photoelectron parent ion and fragment ion spectrum measurement was n-C_4H_ (10) ionization energy and C_3H_7~+ ions appear potential. In addition, the threshold photoelectron spectrum to construct the Breakdown curve, and has carried on the fitting effect to deduct the intramolecular can and other factors, to obtain accurate measurement the adiabatic C_3H_7~+ ions appear potential, 11.31 + 0.01 eV.4.p-, m-, o-C_7H_7Br optical isomers from dissociation experiments. Isomers with the same molecular formula, but has the chemical structure and the properties of different, has always been a hot and difficult research problem. This paper uses C_7H_7Br as the demonstration system to investigate, threshold photoelectron technology in line with the application of ion optical isomers of photoionization detection and research. By changing the synchrotron radiation energy spectrum, in crude in the threshold photoelectron photoion character Don't observed p-, m-, o-C_7H_7Br+ and corresponding C_7H_7+ fragments of the parent ion ion. By detecting the quality of selected has the threshold photoelectron spectrum, the accurate measurement of p-, m-, o-C_7H_7Br ionization isomers can (8.68 + 0.01 eV, 8.82 eV and 8.78 + 0.01 + 0.01 eV), and the corresponding C_7H_7+ fragment ion potential (11.46 + 0.01eV, 11.55 + 0.01eV and 11.40 + 0.01eV). At the same time, combined with quantum chemical calculations of p-, m-, o-C_7H_7Br photoionization and photodissociation reaction process are analyzed, which is mainly caused by the dissociation of C-Br bond cleavage with C_7H_7+ fragment ions tolyl configuration.

【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P402;O621.1

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 田扬超;全国青年学者同步辐射研讨会在合肥召开[J];物理;2000年10期

2 陈森玉;预研中的上海同步辐射装置[J];中国科学院院刊;2000年01期

3 ;北京正负电子对撞机重大改造工程第一阶段任务完成并恢复同步辐射运行[J];中国基础科学;2005年01期

4 杨传铮;程国峰;黄月鸿;;同步辐射的基本知识 第三讲 同步辐射中的散射术及其应用(二)[J];理化检验(物理分册);2008年12期

5 杨传铮;程国峰;黄月鸿;;同步辐射的基本知识 第一讲 同步辐射光源的原理、构造和特征(续)[J];理化检验(物理分册);2008年02期

6 程国峰;杨传铮;黄月鸿;;同步辐射的基本知识 第二讲 同步辐射中的衍射术及其应用(一)[J];理化检验(物理分册);2008年03期

7 程国峰;杨传铮;黄月鸿;;同步辐射的基本知识 第二讲 同步辐射中的衍射术及其应用(二)[J];理化检验(物理分册);2008年04期

8 程国峰;杨传铮;黄月鸿;;同步辐射的基本知识 第二讲 同步辐射中的衍射术及其应用(六)[J];理化检验(物理分册);2008年08期

9 杨传铮;程国峰;黄月鸿;;同步辐射的基本知识 第三讲 同步辐射中的散射术及其应用(五)[J];理化检验(物理分册);2009年03期

10 钱云龙;同步辐射[J];自然杂志;1979年08期

相关会议论文 前10条

1 张新夷;;发光与同步辐射[A];第九届全国发光学术会议摘要集[C];2001年

2 麦振洪;;同步辐射及其应用[A];第八届全国X射线衍射学术会议论文集[C];2003年

3 高兴宇;;基于同步辐射的磁性表征[A];2012中国功能新材料学术论坛暨第三届全国电磁材料及器件学术会议论文摘要集[C];2012年

4 冼鼎昌;;新世纪的同步辐射[A];中国科协2004年学术年会大会特邀报告汇编[C];2004年

5 麦振洪;;同步辐射及其应用[A];中国晶体学会第四届全国会员代表大会暨学术会议学术论文摘要集[C];2008年

6 刘付轶;;同步辐射在原子分子物理中的应用[A];第十五届全国原子与分子物理学术会议论文摘要集[C];2009年

7 胡小方;江帆;许峰;赵建华;袁清习;黄万霞;;陶瓷粉末烧结演化的同步辐射观测[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(上)[C];2007年

8 朱京涛;黄秋实;王占山;;基于多层膜技术的同步辐射硬X射线微聚焦波带片研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年

9 李贵和;蒋迪奎;殷立新;吴冠原;王勇;;同步辐射过程固/气界面现象新探[A];中国真空学会科技进步奖(1994-2000)得奖人员论文集[C];2000年

10 田友伟;包刚;陆云清;郑莹;殷洁;杨建平;;周期量级线性激光同步辐射的频谱特性研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年

相关重要报纸文章 前10条

1 卢敬叁;同步辐射计量标准研究取得新成果[N];中国质量报;2004年

2 本报记者 郑千里;建同步辐射实验平台与生物学家结成联盟[N];科技日报;2001年

3 中国科学院上海原子核研究所;神奇的光[N];科技日报;2002年

4 高普;中科院高能所同步辐射室纳米研究获进展[N];中国有色金属报;2002年

5 罗晖;北京正负电子对撞机改造工程告竣[N];科技日报;2004年

6 记者 王小龙;同步辐射X射线装置实现小型化[N];科技日报;2013年

7 李大庆;北京正负电子对撞机第二阶段改造完成[N];科技日报;2007年

8 本报驻巴黎记者 李红;亮起一盏科学的神灯[N];科技日报;2003年

9 记者 武卫政;5.8亿年前胚胎化石结构精细呈现[N];人民日报;2006年

10 瞿剑;北京正负电子对撞机停机改造[N];科技日报;2004年

相关博士学位论文 前10条

1 程显超;同步辐射束线工程中相关技术的研究[D];中国科学技术大学;2016年

2 林晓杰;同步辐射脑血管造影在啮齿类动物卒中模型中的应用[D];上海交通大学;2015年

3 许德荣;利用合肥光源产生太赫兹相干同步辐射探索性研究[D];中国科学技术大学;2016年

4 蒋芳玲;利用同步辐射XAFS方法研究离子液体的微观结构及金属离子的还原过程[D];中国科学院研究生院(上海应用物理研究所);2017年

5 李庆浩;同步辐射软X光谱对LiCoO_2基锂电池电极材料及界面问题的原位/非原位研究[D];山东大学;2017年

6 朱宇鹏;分子和自由基的同步辐射光电子光离子符合实验研究[D];中国科学技术大学;2017年

7 陈亮;同步辐射软X射线辐射效应研究[D];中国科学技术大学;2011年

8 曲洪岩;微纳米力学同步辐射实验及重建技术研究[D];中国科学技术大学;2013年

9 杨科;基于同步辐射实验方法的低维系统物理性质研究[D];复旦大学;2006年

10 张萌琦;缺血性脑卒中微血管网络重塑的同步辐射三维成像实验研究[D];中南大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 汪皓;同步辐射时间分辨谱学相关技术发展[D];安徽大学;2016年

2 陈建樵;基于同步辐射的串行晶体学实验技术研究[D];中国科学院研究生院(上海应用物理研究所);2017年

3 张文锐;软X射线单细胞辐照损伤的实验方法研究[D];中国科学技术大学;2011年

4 王晓涛;北京同步辐射生物大分子光束线性能监测系统[D];兰州大学;2006年

5 王鹤;北京同步辐射1W2A小角散射光束线的设计与建造[D];吉林大学;2007年

6 朱鹏波;遗态氧化锌的同步辐射XAFS研究[D];上海交通大学;2011年

7 俞希跃;聚合物核壳结构微球的制作和同步辐射显微表征研究[D];中国科学技术大学;2011年

8 张春波;基于图像分析的同步辐射光束诊断系统研究[D];中国科学院研究生院(上海应用物理研究所);2015年

9 屈卫德;同步辐射单色器晶体面形控制技术研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2008年

10 孙鹏飞;同步辐射微束荧光CT及其稀土元素定量分析研究[D];中国科学院研究生院(上海应用物理研究所);2015年



本文编号:1377496

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/jckxbs/1377496.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户0ec3c***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com