阈值光电子-光离子符合速度成像技术的初步应用

基于同步辐射的阈值光电子-光离子符合速度成像技术采用双速度聚焦电场同时控制电子和离子的飞行轨迹,提高了收集效率和能量分辨率.应用该技术开展了一些原子和分子的实验研究,分别测量了相应的阈值光电子谱、阈值光电子-光离子符合质谱、阈值光电子-光离子符合光谱和阈值光电子-光离子符合速度成像,展现了该技术在离子结构分析、混合物成分辨别和具有态选择的离子解离动力学等方面的初步应用。

氯甲烷分子在13至17eV激发能量范围内的电离解离

利用阈值光电子-光离子符合飞行时间质谱研究了氯甲烷分子在13至17eV激发能量范围内的光电离和光解离动力学.在此能量范围内,电离产生的CH3Cl+离子处于A2A1和B2E电子激发态.两电子态均为完全解离态,可生成CH3+和CH2Cl+碎片离子,其中CH3+是最主要的解离产物.拟合CH3+离子的符合飞行时间质谱峰形,可以得到CH3Cl+离子解离过程中释放的平动能分布,结果显示CH3Cl+离子A2A1态解离生成CH+3的过程接近直接解离机理,而B2E态的解离过程则具有统计解离的特征.此外,结合理论计算的势能面信息,我们推测在A2A1态出现的CH2Cl+碎片离子来源于CH3Cl分子自电离产生高振动激发的CH3Cl+(X2E)离子统计解离过程.

从头算分子动力学研究O-与CH_3F反应的产物通道

在B3LYP/6-31+G(d,p)理论水平下采用基于波恩-奥本海默近似的从头算分子动力学方法重新研究了O-与CH3F反应经抽氢生成OH-和生成H2O的两条产物通道.反应轨线从反应初始过渡态开始,采用300K时的热取样确定初始条件,同时为对比不同的初始碰撞平动能条件下产物通道的变化,分别限定过渡矢量上的能量为2.1、36.8及62.8kJ·mol-1进行轨线计算,所有轨线计算的结果表明抽氢生成OH-的过程始终为主要的产物通道.我们的计算不仅进一步证实了以往实验的结论,而且描绘了抽氢生成OH-和生成H2O这两个产物通道在反应出口势能面上的动态反应路径,更为深刻地揭示了该反应的微观机理.

基于阈值光电子-光离子符合技术的分子离子光谱和解离动力学研究

对电子和离子同时采用速度聚焦电场收集的阈值光电子-光离子符合成像谱仪能够有效提高电子的收集效率和能量分辨率.利用该符合成像谱仪,开展了Xe/Ar/Ne惰性混合气体及NO分子的阈值光电子谱、阈值光电子-光离子符合质谱和质量选择的符合光谱等实验研究,精确测量了NO分子的电离势,并且获得了NO+离子振动态分辨的X1Σ+,c3Π和B1Π态光谱.还进一步研究了NO+离子c3Π态的解离动力学,通过拟合碎片N+离子的符合飞行时间质谱峰形,得到了解离过程中释放的总平动能为0.717eV。

室温下Pt电极上CO的脱附机理

利用流动电解池与电化学原位红外光谱技术研究了温度和阴离子竞争吸附等因素对室温下Pt电极上COad的脱附机理与动力学的影响.研究表明当溶液中有Cl-或硫酸根等离子时,室温下未观察到COad从电极表面脱附.但是当溶液相存在与COad的吸附能相当甚至比之更大的粒子如CO或CN-时,COad可以被取代而从电极表面脱附.红外光谱表明吸、脱附过程中CN-ad与COad的红外谱带强度存在反线性的关系,而且变温实验估算得到COad的脱附能垒小于40kJmol-1,该脱附能垒远比CO的吸附能(>60kJmol-1)小.上述结果进一步验证了室温下COad在Pt电极上的脱附不是热激发脱附.据此结果,本文详细地讨论了我们早先提出的吸附驱动的脱附机理的历程与能量来源.

不同pH下多晶Au电极上的氧还原反应

利用旋转圆盘电极体系系统研究了不同pH下氧气在多晶Au电极上的还原反应,并计算了不同pH条件及不同超电势范围内的Tafel斜率.研究发现,同在酸性(但是pH不同)或同在碱性(但是pH不同)的介质中氧还原起始电位以及纯粹动力学控制区(电流较小的区域)的氧还原电流几乎不随溶液的pH值而变化.酸性条件下以及碱性条件的高超电势范围内,Tafel斜率接近120mV/dec;而碱性条件的低超电势范围内,Tafel斜率接近60mV/dec.金电极上ORR的活化超电势随着pH值的增加而降低约79mV/pH.初步讨论了pH对氧还原机理和动力学的影响及其内在原因.