高氮含量钠杂氮团簇的生成与检测

为了将NaN3及NaN3分别与BN、ZrN、Ti混合粉末(摩尔比1∶1)经压片机制成直径为13mm、厚度为2~5mm的底物,使用高纯氮气为反应气体和载气,采用液氮冷却离子源,经激光溅射生成了钠杂氮团簇NaNn+(n=2、4、5、6、7、8、9、10、11、12),采用反射式飞行时间质谱仪检测并获得了其质谱图。结果表明,不同底物生成的钠杂氮团簇具有不同特点,激光溅射NaN3和NaN3/BN混合物分别生成了4种钠杂氮团簇NaN+n(n=2、4、6、8),但是其离子峰相对强度随氮原子数变化的趋势不同;激光溅射NaN3生成的钠杂氮团簇离子峰相对强度随氮原子数从2到6逐渐增高,到8时降低,而激光溅射NaN3和NaN3/BN混合物生成的钠杂氮团簇离子峰的相对强度随氮原子数增加单调下降;激光溅射NaN3/ZrN混合物生成了不同于NaN3和NaN3/BN混合物的钠杂氮团簇NaN+10和NaN4(H2O)+,最大氮原子数达到10。其中以NaN3/TiN混合样品为底物生成的钠杂氮团簇NaNn+种类最多、含氮量最高,氮原子数最多的团簇为NaN12+,NaN12+的含氮质量百分数达到约88%。

高氮含量金属掺杂氮原子簇的液氮冷却-激光溅射生成研究

为了研究激光溅射-超声分子束冷却离子源结构对金属掺杂氮原子簇形成的影响,通过增加液氮冷却、缩小脉冲阀喷气孔与激光轰击靶点的距离,对常规离子源进行了改进,并研究了碱金属和第一过渡系金属掺杂的氮原子簇的生成。通过飞行时间质谱发现了锂氮簇LiN^+n(n=6,8,1 0,1 2,1 4,1 6,18)和Li2N^+n(n=8,1 0,12)、钠氮簇NaN^+n(n=2-27)、钒氮簇VM+^n(n=6,8,9,1 0,1 1,13,15)和V2N^+n(n=17,1 9,21)、铬氮簇CrN^+n(n=2,4,6,8,9,11)和Cr2N^+n(n=9,1 0,11)。实验结果表明,改进后的离子源能显著增加生成的金属掺杂氮原子簇的数量,并明显提高产物的含氮质量分数;掺杂金属的种类对所形成原子簇的组成有很大的影响,各类金属掺杂氮原子簇中丰度最高的分别为LiN^+8、NaN^+12、VN^+11和CrN^+8。