锌、镉、汞化学蒸气发生机理的实验和理论研究

化学蒸气发生（CVG）是原子光谱分析中非常重要的进样技术，但关于CVG的产物以及反应路径，却始终没有得到很好的解释，阐明CVG的反应机理还需要大量的实验和理论研究。本项目拟采用实验与理论计算相结合的方式，研究Zn2+/Cd2+/Hg2+与NaBH4、NaBEt4的反应机理。在实验研究方面，构建反应体系，考察反应过程中及气液分离后的产物，并用多种分析测试手段（吸收光谱、FT-IR、GC-MS、ESI-MS等）检测产物中的各种组分。在理论化学计算方面，使用Gaussian03程序计算相应反应体系，构建各类型产物的反应势能曲线；计算反应活化能和反应速率常数；分析各类型反应的选择性，找寻最合理产物和最佳反应途径。将实验结果与理论计算对比，解释反应机理。为Zn、Cd、Hg的化学蒸气发生提供理论依据，给原子光谱分析领域的理论基础研究做出相应的补充,为寻找新的化学蒸气发生体系提供一条新的途径。

化学蒸气发生是原子光谱中的一种重要的进样手段，特别是对于复杂基体样品中的元素分析。在本研究基金资助下，我们主要致力于化学蒸气发生新方法及其机理的研究，完成了以下几方面工作：（1）利用紫外光辐射对氢化物进行低温原子化，与高效液相色谱联用，对无机汞和有机汞进行了形态分析，该方法简单，能耗小，温度低，效率高；（2）基于新颖的单液滴电极辉光放电辅助化学蒸气发生技术，提出了一种测定微量样品中（一根头发或几十个细胞）的超痕量锌和镉的新方法，并对该体系的化学蒸气发生的机理进行了研究；（3）采用Gaussian 03软件中的B3LYP方法研究了锌、镉、汞与硼氢化合物的反应体系，计算结果表明，锌、镉、汞与硼氢化合物的反应均可通过金属-硼烷中间体，氢迁移后形成HgH2、CdH2、ZnH2反应产物，并进一步分解形成零价的Hg、Cd、Zn；（4）研制了化学蒸气发生的多元素或多通道进样，有利于复杂样品的快速分析；（5）创新性地将氢化物与纳米材料相结合，基于碲化镉纳米材料超灵敏地检测了银及银纳米，并对硒氢化物进行了高灵敏的可视化测定，同时还采用Materials Studio 软件中的Dmol3模块对碲化镉量子点与氢化物的相互作用进行了理论研究。总之，我们将实验和理论相结合，在原子分子层面探讨了化学蒸气发生的机理，发展了新的化学蒸气发生方法，开拓性地将化学蒸气发生与纳米材料相结合，为原子光谱分析领域发展高灵敏、低干扰、快速、简便的元素检测新方法提供了新的途径。