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过渡金属氯化物和硫化物的光谱研究

作　者: 王莉
导　师: 陈旸
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 化学物理
关键词: 过渡金属化合物 脉冲直流放电 超声射流冷却技术 激光诱导荧光激发谱 激光诱导荧光色散谱
分类号: O611.3
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本论文报道了3d过渡金属Cu,Ni和Fe的氯化物和硫化物的激光诱导荧光光谱（LIF）研究。我们采用脉冲直流放电的方法产生CuCl,NiS和FeS自由基,并结合超声射流冷却技术研究了这三种自由基在若干激光波长范围内的激光诱导荧光激发谱和色散谱。通过光谱分析,得到以下主要研究成果:【1】CuCl自由基的光谱研究用Cu针放电产生Cu原子与HCl反应的方法产生CuCl自由基,获得了在超声射流冷却条件下的20400-21800cm-1范围内的激光诱导荧光激发谱,重新研究了CuCl自由基的B-X和C-X跃迁谱带系。通过对光谱的转动分析及观察到具有正常的跃迁强度的P（1）转动线的存在,我们认为CuCl自由基的B和C电子态分别为1∏和1∑+,并得到B 1∏（ v’= 0）和C 1∑+（ v’= 0）态的跃迁寿命分别为4.670μs和4.667μs。我们还首次实验确定了CuCl自由基B-X和C-X跃迁带系的同位素位移。【2】NiS自由基的光谱研究用Ni针放电产生Ni原子与H2S反应的方法产生NiS自由基,获得了在超声射流冷却条件下的450-560nm范围内的激光诱导荧光激发谱,一共观测到三十五个振动跃迁谱带,基于对转动结构和同位素位移的分析,这些谱带均被归属为3[∩= 0] - X 3∑0的跃迁,其中二十五个谱带被标识为四个振动序列。此外,我们还记录了在两个不同激发波长处的激光诱导荧光色散谱,首次描述了58NiS基态的v " = 0 - 6的振动能级并得到了基态的振动频率（ we " = 506 / 5cm-1）以及振动非谐性常数（ We Xe" = 2.29 + 0.65cm-1）。【3】FeS自由基的光谱研究用Fe针放电产生Fe原子与H2S反应的方法产生FeS自由基,在超声射流情况下得到了在471-485nm范围内的激光诱导荧光激发谱,基于我们实验室之前的工作,我们通过传统的激光诱导荧光色散谱直接描述了FeS自由基基态（ X 5 ）振动能级到v " 3并获得了基态的振动频率（ we" = 518 + 5cm-1）和振动非谐性常数（ wex e "= 1.7 + 0.2cm-1）。直接从我们的DF谱（激光诱导荧光色散谱）中得出的FeS自由基基态（ x 5?）的振动频率（ we " = 518 + 5cm-1）值比之前唯一一个由光电子能谱得到的实验值（520 + 30cm-1）要更加精确。此外,我们还得到了超声射流冷却条件下的FeS自由基在21500– 22650cm-1能量范围内的激光诱导荧光激发谱,并对观察到的谱带进行了仔细的转动分析,给出了部分谱带的光谱常数,但是有一些谱带重叠严重且强度很弱,在目前的情况下我们很难进行转动分析,仅给出了这些谱带的带头位置。有关这些电子态确切的结构信息还需要新的高分辨的光谱信息和精确的高质量的理论计算等来进一步确定。

全文目录


致谢  5-6
摘要  6-8
Abstract  8-13
第一章 绪论（研究背景)  13-48
  1.1 分子光谱简介  13-15
  1.2 过渡金属自由基的光谱研究现状  15-34
    1.2.1 光谱研究实验技术的发展  15-16
    1.2.2 过渡金属双原子自由基的研究现状  16-34
      1.2.2.1 过渡金属双原子氧化物和硫化物的光谱研究现状  16-23
      1.2.2.2 过渡金属双原子卤化物的光谱研究现状  23-28
      1.2.2.3 过渡金属双原子碳化物的光谱研究现状  28-30
      1.2.2.4 过渡金属双原子氮化物的光谱研究现状  30-32
      1.2.2.5 其他过渡金属化合物的光谱研究现状  32-34
  参考文献  34-48
第二章 双原子分子光谱基础理论简介  48-66
  2.1 双原子分子电子态能量  48-52
    2.1.1 Born-Oppenheimer近似  48-49
    2.1.2 总能量的分解  49-51
    2.1.3 势能曲线的数学表示  51-52
  2.2 双原子分子电子谱带  52-53
    2.2.1 电子谱带的振转结构  52-53
    2.2.2 同位素效应  53
  2.3 电子态与电子跃迁  53-61
    2.3.1 电子角动量  53-54
    2.3.2 Hund 耦合  54-56
    2.3.3 脱藕现象  56-57
    2.3.4 电子跃迁选择定则  57-58
    2.3.5 电子带系中的强度  58-61
  2.4 离解和预离解  61-64
    2.4.1 离解  61
    2.4.2 微扰  61-62
    2.4.3 预离解  62-64
  参考文献  64-66
第三章 实验方法和技术  66-78
  3.1 实验方法和技术  66-70
    3.1.1 自由基的产生技术  66
    3.1.2 超声射流冷却技术  66-69
    3.1.3 激光诱导荧光技术  69-70
    3.1.4 上电子态跃迁寿命测量  70
  3.2 实验装置  70-73
    3.2.1 自由基产生装置  71
    3.2.2 激光诱导荧光实验装置  71-73
  3.3 实验仪器和样品  73-75
  参考文献  75-78
第四章 CuCl自由基的光谱研究  78-96
  4.1 引言  78-79
  4.2 CuCl自由基光谱研究综述  79-81
  4.3 实验部分  81-82
    4.3.1 实验装置  81-82
    4.3.2 实验条件  82
  4.4 实验结果  82-92
  4.5 讨论  92-94
  4.6 结论  94-95
  参考文献  95-96
第五章 NiS自由基的光谱研究  96-121
  5.1 引言  96-97
  5.2 NiS自由基光谱研究综述  97-98
  5.3 实验部分  98-99
    5.3.1 实验装置  98
    5.3.2 实验条件  98-99
  5.4 实验结果与讨论  99-118
  5.5 讨论  118-119
  5.6 结论  119-120
  参考文献  120-121
第六章 FeS自由基光谱研究综述  121-138
  6.1 引言  121-122
  6.2 FeS自由基光谱研究综述  122-124
  6.3 实验部分  124-125
    6.3.1 实验装置  124
    6.3.2 实验条件  124-125
  6.4 实验结果  125-132
  6.5 讨论  132-134
  6.6 结论  134-136
  参考文献  136-138
攻读博士学位期间发表文章目录  138-139

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 无机化学 > 化学元素与无机化合物 > 性质
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