过渡金属氧化物分子及团簇与小分子的反应研究

本项目以热蒸发和脉冲激光蒸发等方式产生过渡金属氧化物分子及团簇，采用低温基质隔离傅立叶变换红外光谱等谱学方法研究过渡金属氧化物分子及团簇与气体小分子的反应。通过对反应过程中产生的不稳定中间体和产物的光谱探测，结合量子化学理论计算，研究反应的机理和动力学。重点考察团簇大小、金属氧化价态、几何和电子结构以及氧物种等对反应特性的影响，进而阐明过渡金属氧化物团簇反应的机理和规律。本课题对研究团簇反应的机理具有重要意义，并且对从分子水平了解过渡金属氧化物催化活化小分子反应机理提供重要基础数据。

采用低温基质隔离红外光谱方法研究了金属原子及金属氧化物分子与二氧化碳分子的反应。观察到了一些反应过程中产生的新的反应中间体，获得了它们的振动吸收光谱，对这些化合物分子的结构以及成键特性进行了研究，得出了一些相关反应的机理。重点开展了气相选质量团簇的红外光解离光谱研究工作。利用实验室新建立的串级飞行时间质谱-红外光解离光谱实验装置开展了过渡金属羰基化合物团簇离子以及过渡金属氧化物、氧气络合物的光谱及成键特性研究。较系统研究了第一过渡金属羰基化合物正离子团簇体系，通过对选质量团簇离子的红外光解离光谱测量结合量子化学理论计算，获得团簇离子的结构和成键特性。结果表明过渡金属碳基化合物团簇离子的结构和成键特性与金属的价电子结构密切相关；开展了过渡金属氧化物、氧气络合物离子的红外光解离光谱研究，首次确认了元素+9氧化态的存在。相关研究结果在Nature、Angew. Chem.和J.Phys. Chem. A 等学术刊物发表论文28篇。