硝基苯及2-硝基甲苯的多光子解离质谱研究

摘要

分子反应动力学(Molecular Reaction Dynamics)是当代化学与物理领域中的一门交叉学科，它应用现代物理化学的先进分析方法，在原子、分子的层次上研究不同状态下和不同分子体系中分子的基元化学反应的动态结构、反应过程和反应机理。本世纪三十年代以来，物理学中分子结构理论和光谱学的发展，促进了化学动力学从宏观到微观的过渡。而激光技术的迅猛发展也极大地推动了微观反应动力学的发展。激光具有单色性、偏振性、相干性、高亮度和超短脉冲等特征，成为对反应物分子进行态选择、对反应初生态产物进行测定的强有力手段。 激光质谱法结合了共振增强多光子电离(REMPI)和飞行时间质谱(TOF—MS)两种技术，成为这一领域内重要的实验手段。多光子电离离解(MPID)是指，当分子经多光子激励过程获得能量时，除发生电离外，常常伴随着化学键的断裂使分子或离子裂解成小的碎片。飞行时间质谱(TOFMS)是利用动能相同而质荷比不同的离子在恒定电场中运动，经过恒定距离所需时间不同的原理对物质成分或结构进行测定的一种质谱分析方法。质谱法的优点在于理论上对测定对象没有质量范围限制以及极快的响应速度和较高的灵敏度。 本文主要包括两部分内容： 第一部分，利用266 nm激光对硝基苯进行共振增强多光子电离解离(REMPID)研究，得到在此激光波长下的飞行时间质谱图(TOFMS)。根据质谱数据，对图中各谱峰进行质量定标，然后对主要碎片离子的产生机理进行分析，得出该波长下主要的电离解离通道。 第二部分，利用266 nm激光对2-硝基甲苯进行共振增强多光子电离解离研究，得到2-硝基甲苯的飞行时间质谱图。利用Gauss03程序，在B3LYP/6-311++G(d，p)基础上计算得到其基态和激发态的能量及振子强度，并在RRKM理论基础上计算出不同解离通道的解离速率和寿命。最后根据质谱数据，对主要离子的生成机理进行分析。 本论文具体内容安排如下： 1．多光子电离及质谱技术的发展及应用。 2．实验设备和实验方法。 3．硝基苯的多光子解离质谱研究。 4.2-硝基甲苯的多光子解离质谱研究。

目录

文摘

英文文摘

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第一章综述

§1.1多光子电离(MPI)简介

§1.2质谱技术简介

§1.3理论计算

§1.4课题研究现状及展望

第二章实验装置和实验方法

§2.1实验装置

§2.2质谱信号采集系统

§2.3实验方法

第三章硝基苯多光子解离质谱研究

§3.1引言

§3.2实验过程

§3.3硝基苯的质谱图

§3.4质谱分析

§3.5理论计算

§3.6小结

第四章 2-硝基甲苯多光子解离质谱研究

§4.1引言

§4.2实验过程

§4.3 2-硝基甲苯的质谱图

§4.4质谱分析

§4.5理论计算

§4.6小结

全文总结

参考文献

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