甲醇、乙醇与丙酮混合团簇的激光电离质谱研究

摘要

近年来，团簇科学的研究得到了飞速的发展，它的研究对于深刻理解凝聚态化学反应以及寻找新型材料等都具有很重要的意义。分子团簇的研究是研究团簇科学中的一个重要方向，通过对分子团簇的深入研究，可以逐步加深对溶剂化作用、液相化学反应等的认识。其中对通过氢键而形成的分子团簇的研究具有十分重要的地位，这是因为氢键不仅存在于一些重要的溶剂中，而且在生物体系中大量存在，它在很大程度上影响着物质的各种物理和化学性质。本论文主要论述了以下的内容： (1)利用多光子电离与飞行时间质谱技术，在355nm激光作用下探测得到了四个质子化团簇离子序列：(CH<,3>OH)<,n>H<'+>、(CH<,3>COCH)<,n>H<'+>、(CH<,3>OH)<,n>(CH<,3>COCH)H<'+>和(CH<,3>OH)<,n>(CH<,3>COCH<,3>)<,2>H<'+>，其形成是通过团簇电离后团簇离子内部的质子转移反应。同时研究了这些团簇离子的分布特征。通过理论计算得到了(CH<,3>OH)<,n>(CH<,3>COCH<,3>)H<'+>的稳定几何构型，主要是以链状和环形结构存在。 (2)在相同的实验条件下探测到了乙醇丙酮二元团簇的离子信号。同样得到四个系列的质子化团簇离子峰：(C<,2>H<,5>OH)<,n>H<'+>、(CH<,3>COCH<,3>)<,n>H<'+>、(C<,2>H<,5>OH)<,n>(CH<,3>COCH<,3>)H<'+>和(C<,2>H<,5>OH)<,n>(CH<,3>COCH<,3>)<,2>H<'+>。通过理论计算得到了C<,2>H<,5>OH-CH<,3>COCH<,3>中性团簇和其离子团簇的稳定结构，解离能和解离通道以及发生质子转移的可能性，另外找到了(C<,2>H<,5>OH)<,n>(CH<,3>COCH<,3>)H<'+>、的稳定几何构型。 (3)利用激光烧蚀一分子束结合飞行时间质谱研究了(CH<,3>OH)<,n>CH<,3>O<'->(n=3.23)团簇负离子。实验表明，团簇负离子主要产生于激光烧蚀相对于脉冲分子束的延时的后半部分，通过密度泛函理论计算给出(CH<,3>OH)<,n>CH<,3>O<'->(n=1-4)的稳定构型，并推测出(CH<,3>OH)<,3>CH<,3>O<'->是一个“幻数”结构。

目录

文摘

英文文摘

第一章综述

第二章实验装置和理论计算方法

2.1实验装置

2.1.1激光系统

2.1.2飞行时间质谱仪系统

2.1.3数据采集系统

2.2实验

2.2.1实验方法

2.2.2实验中的时序控制

2.3理论方法

2.3.1Gaussian 03程序简介

2.3.2本文采用的计算方法

第三章甲醇丙酮团簇激光电离质谱研究

3.1实验部分

3.1.1实验装置

3.1.2实验内容

3.2实验结果和分析

3.2.1质谱图分析

3.2.2团簇离子信号强度的分布特征

3.3信号随激光延时的变化

3.4团簇内质子转移的分析

3.5团簇离子的理论计算结果

3.6结论

第四章乙醇丙酮团簇激光电离质谱研究

4.1实验

4.2实验结果与分析

4.2.1质谱图分析

4.2.2信号随激光延时的变化

4.3团簇内质子转移的分析

4.4理论计算

4.5结论

第五章(CH3OH)nCH3O-(n=3-23)团簇负离子的质谱研究

5.1实验内容

5.1.1实验装置

5.1.2实验内容

5.2实验结果和分析

5.2.1质谱图分析

5.2.2激光延时对信号的影响

5.2.3载气压对信号的影响

5.3团簇负离子产生机理

5.4团簇负离子的理论研究

5.5结论

第六章总结

参考文献

在校期间所做的工作

致谢