鄰氯苯酚和鄰氯苯酚-水團(tuán)簇的多光子電離研究.pdf

1、近年來，氫鍵團(tuán)簇的研究越來越受到人們的重視。氫鍵作為分子間的相互作用力在很多科學(xué)問題中扮演著重要角色：溶解、能量轉(zhuǎn)移和化學(xué)反應(yīng)都離不開氫鍵的作用，特別是在生物分子中也包含大量的氫鍵。研究氫鍵團(tuán)簇可以使人們從一個(gè)相對簡單的體系來了解這些反應(yīng)過程。隨著工業(yè)發(fā)展和社會進(jìn)步，環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重，給人們的日常生活和身體健康帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。以鄰氯苯酚為代表的氯酚類化合物用途廣泛，同時(shí)也作為工業(yè)廢棄物釋放到自然環(huán)境中，是一種危害極大的污染物，因此對

2、氯酚類化合物的研究成為近年來的熱點(diǎn)。本文采用激光質(zhì)譜技術(shù)和超聲分子束技術(shù)研究鄰氯苯酚-水混合團(tuán)簇的產(chǎn)生過程及鄰氯苯酚多光子電離解離過程，利用Gaussian03計(jì)算程序?qū)?shí)驗(yàn)獲得的部分離子在B3LYP/6-31G(d)水平上進(jìn)行幾何構(gòu)型優(yōu)化并計(jì)算它們的能量、振動(dòng)頻率等。 論文首先介紹實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算方法，重點(diǎn)描述了激光質(zhì)譜技術(shù)的組成部分，即多光子電離技術(shù)和飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)的原理。對使用的Gaussian03計(jì)算程序尤其是具體使用的

3、計(jì)算方法和基組，做了詳細(xì)介紹。 在一臺自制的飛行時(shí)間質(zhì)譜/激光誘導(dǎo)熒光光譜裝置上完成了355nm激光作用下鄰氯苯酚-水混合團(tuán)簇的多光子電離實(shí)驗(yàn)，獲得了飛行時(shí)間質(zhì)譜圖。詳細(xì)介紹了實(shí)驗(yàn)裝置和方法。對實(shí)驗(yàn)結(jié)果和質(zhì)譜圖進(jìn)行分析，重點(diǎn)研究鄰氯苯酚和水形成的氫鍵團(tuán)簇的電離解離過程，發(fā)現(xiàn)電離過程主要發(fā)生于該混合團(tuán)簇中的鄰氯苯酚分子，然后再解離，主要產(chǎn)物為非質(zhì)子化產(chǎn)物。同時(shí)給出了沒有探測到質(zhì)子化產(chǎn)物的可能原因。通過改變激光相對脈沖閥延時(shí)和激光強(qiáng)

4、度的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨著激光相對脈沖閥延時(shí)的增加團(tuán)簇離子的信號強(qiáng)度先增大后減??；隨著激光能量的逐漸增大，不僅已有團(tuán)簇離子的信號強(qiáng)度增強(qiáng)，而且還不斷有新的團(tuán)簇離子信號出現(xiàn)。 應(yīng)用Gaussian03計(jì)算程序在B3LYP/6-31G(d)基組水平上對部分團(tuán)簇離子的可能構(gòu)型進(jìn)行優(yōu)化，給出了穩(wěn)定構(gòu)型并分析了其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)隨著團(tuán)簇中H2O分子數(shù)目的增加，氫鍵中的H與氫給予基之間的距離增長。通過對C6H5C10-(H2O)3+構(gòu)型的對比分析，發(fā)

5、現(xiàn)樹形結(jié)構(gòu)的團(tuán)簇構(gòu)型最為穩(wěn)定。在B3LYP/6-31G(d)基組水平上對已有穩(wěn)定構(gòu)型進(jìn)行了頻率計(jì)算，得到的紅外振動(dòng)頻譜顯示，最強(qiáng)的紅外振動(dòng)模式主要源于氫鍵中H的伸縮振動(dòng)。 利用同樣的實(shí)驗(yàn)裝置和相似的實(shí)驗(yàn)方法，進(jìn)行了355 nm激光作用下鄰氯苯酚的多光子電離實(shí)驗(yàn)。通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果和質(zhì)譜圖的分析，獲得了鄰氯苯酚多光子電離解離通道。通過改變激光相對脈沖閥延時(shí)和激光強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了離子信號強(qiáng)度與激光相對脈沖閥延時(shí)和激光強(qiáng)度的變化關(guān)系。應(yīng)