固体水素中で起こる化学反応の振動分光法による解析

使用振动光谱分析固体氢中发生的化学反应

基本信息

批准号：
07804034
负责人：
百瀬孝昌
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、化学的に活性な分子を固体パラ水素内に生成し、その分子とまわりの水素分子との反応過程の途中で生じる分子およびその反応生成物を、高分解能レーザー分光法を用いて研究することにある。本研究では以下の成果を上げることができた。1)固体パラ水素に生成したメチルラジカル、エチルラジカルの反応ヨウ化メチルやヨウ化エチルの紫外光照射により生成するメチルラジカル、エチルラジカルの捕捉を試み、その赤外吸収線の観測に成功した。この固体パラ水素中に捕捉したメチルラジカルの変角振動の赤外遷移のレーザー吸収分光をおこなった結果、振動回転線の吸収の線幅が500MHzと、気相のドップラー幅に比べて同程度の線幅が得られることが明らかとなった。これらの不安定分子は、わずかな環境の変化によって拡散を起こし、まわりの水素分子と反応する過程を観測することができた。たとえばヨウ化メチルの光解離において生ずるメチルラジカルは、わずかな温度上昇により、まわりの水素分子と反応してメタン分子が生成されることが明らかとなった。2)炭素クラスターの反応炭素棒のレーザー蒸発法により生成する炭素クラスターの捕捉を試み、C3,C5およびC9の赤外吸収の観測に成功した。この炭素クラスターの生成は、水素ガス雰囲気で進行するが、奇数の炭素を持ったクラスターが選択的に生成した。これらの分子は、固体水素内ではかなり束縛されたポテンシャルの中で回転している事が明らかとなった。さらに、わずかな温度上昇により分子数が減少する事が観測され、現在この減少がどのような化学的過程を経て起きているのか明らかにするために、スペクトルの解析を行っている。

这项研究的目的是在固体仲氢中生成化学活性分子，并利用高分辨率激光光谱分析这些分子及其与周围氢分子反应过程中的反应产物。本研究取得了以下成果。 1）在固体仲氢中生成的甲基和乙基自由基的反应我们尝试捕捉通过用紫外线照射甲基碘和乙基碘而生成的甲基和乙基自由基，并成功地观察到了它们的红外吸收线。对固体仲氢中捕获的甲基自由基的弯曲振动的红外跃迁进行激光吸收光谱分析，发现振动旋转线的吸收线宽为500 MHz，与气体的多普勒宽度相当很明显可以获得线宽。我们能够观察到这些不稳定分子由于轻微的环境变化而扩散并与周围的氢分子发生反应的过程。例如，据揭示，当温度轻微升高时，碘甲烷光解过程中产生的甲基自由基与周围的氢分子反应生成甲烷分子。 2) 碳簇的反应我们尝试捕捉碳棒激光蒸发产生的碳簇，并成功观察到了C3、C5和C9的红外吸收。碳簇的形成在氢气气氛中进行，但选择性地形成具有奇数碳的簇。很明显，这些分子在固体氢内高度受限的势能内旋转。此外，据观察，分子数量随着温度的轻微升高而减少，我们目前正在分析光谱以阐明导致这种减少的化学过程。