基于高分辨同步辐射光电离技术研究甲苯分子的光离解反应动力学

VUV photoionizations of molecule Toluene will be investigated with photoionization mass spectroscopy using synchrotron radiation. The ionization energies of molecules are determined with photoionization efficiency spectroscopy. The total energies of molecules and the parent cation and daughter cations will be calculated using Gaussian 03 program and Gaussian 2 calculations. And then, the adiabatic ionization energies of molecules will be predicated by using high accuracy energy mode. And absolute photoabsorption spectroscopy of Toluene molecule in the region 8-30 eV will be measured using synchrotron radiation and multi-stage photoionization chamber, According to the absorption spectra of Toluene and theoretical calculation, the Rydberg series converging to states of Toluene cation are assigned respectively.

利用真空紫外同步辐射、多级电极光电离吸收室和分子束光电离质谱仪，从电离阈值到30eV光子能量范围内，测量甲苯分子的真空紫外绝对光吸收光谱、电离质谱和光电离效率谱，确定甲苯分子的绝对光吸收截面和光电离量子效率，估算甲苯分子的光电离截面、光离解截面；通过分析光吸收光谱和光电离效率谱的结构，获得甲苯离子的激发电子态、振动序列和自电离Rydberg系列的光谱信息。通过本研究确定甲苯母体分子的电离势，离解产物的出现势和离解能以及分子离子离解动力学等方面的数据。与此同时，利用Gaussian 03软件计算甲苯分子光电离和光离解过程的光化学参数，探索分子的光电离和离解机理，并把理论研究结果与实验研究结果进行比较。甲苯的光电离过程研究是物理学、化学、以及大气环境科学的重要基础研究课题。本研究将为原子分子数据库，提供甲苯分子的吸收截面、电离截面和离解动力学方面的参考信息；同时也为大气层甲苯污染的防治提供依据

利用真空紫外同步辐射、分子束光电离质谱仪和多级电极光电离吸收室，从电离阈值到30eV光子能量范围内，测量了甲苯分子的真空紫外电离质谱和光电离效率谱、绝对光吸收光谱，确定了甲苯分子的光电离截面、光离解截面，估算了甲苯分子的绝对光吸收截面和光电离量子效率；通过分析光吸收光谱和光电离效率谱的结构，初步获得了甲苯离子的激发电子态、振动序列和自电离 Rydberg 系列的光谱信息。通过本研究确定甲苯母体分子的单电离能、双电离能，离解产物的出现势、离解能以及分子离子离解通道及其产生动力学等方面的数据。与此同时，我们利用Gaussian 03软件计算甲苯分子光电离和光离解过程的光化学参数，探索了分子的光电离机制和碎片离子离解通道及离解中间产物及过渡态等机理，并把理论研究结果与实验研究结果进行比较。主要结果如下：. 1）利用波荡器产生高亮度、高分辨的真空紫外同步辐射作为激发光源，首次在8-30 eV能量范围研究甲苯分子的光电离过程。得到甲苯分子光电离质谱和光电离效率谱，并以此确定甲苯分子的单电离能为8.79eV,和双电离能为23.90eV,和主要碎片离子的出现势(Ap(C7H7+)=11.22, AP(C6H5+)=14.48eV, AP(C5H6+)=13.35eV，AP(C5H5)+=16.23, AP(C5H3+)=17.30)、解离能等。 . 2）利用Gaussian 03软件对甲苯分子光电离解离过程进行理论计算研究，并结合实验数据，详细讨论解离机制。得到中性母体分子、母体离子、碎片离子、过渡态和中间体的结构。. 3）结合理论计算和实验数据，详细的讨论了C7H7+ + H, C6H5+ + CH3, C5H6+ + C2H2, C5H5+ + C2H2 + H，这四种解离通道。.4）首次通过理论计算和实验确定由甲苯分子光电离解离生成C5H6+离子的结构为链式结构。.5）首次利用同步辐射多级光电离吸收池测的甲苯绝对吸收谱，获得了其电离势，及其阈值附近的自电离Rydberg序列。.6）首次通过同步辐射光电离质谱得到甲苯双电离势。.甲苯的光电离过程研究是物理学、化学、以及大气环境科学的重要基础研究课题。本研究将会为原子分子数据库，提供甲苯分子的吸收截面、电离截面和离解动力学方面的参考信息；同时也为大气层甲苯与大气自由基光氧化产生二次气溶胶等环境污染物机理提供参考。