利用固体仲氢基质隔离红外光谱研究异核金属"氢桥键"

本研究拟用低温基质隔离红外光谱方法，通过固体仲氢（parahydrogen）中捕获LiAlH4 分子及其同位素取代物（6LiAlH4，LiAlD4, LiAlH2D2 等），结合量子化学理论计算，对其红外吸收光谱进行归属，重点研究异核金属（Li-H-Al）"氢桥键"的结构特征，阐明其形成机制。在此基础上，将进一步研究LiBH4，LiBeH3，LiMgH3，NaAlH4等分子中类似的"氢桥键"，从而揭示这类异核金属的成键规律。此研究对于揭示金属氢化物的成键规律有着十分重要的意义，为设计新型的金属氢化物储氢材料提供理论基础。

使用低温基质隔离技术，红外光谱方法结合激光溅射技术，利用同位素标定和量子化学理论计算，分别研究了在低温基质中一些金属原子（B, Be, Au, 等）和小分子（F2, SO2, NH3，等）的反应，得到了一些新颖的金属化合物，并结合量子化学理论计算，对这些反应过程进行理论研究。具体研究成果为（1）第十三族金属原子和氟气分子的反应，得到了超高氧化性化合物(F2)MF2 (M = B, Al, Ga, In, Tl)的红外光谱。经理论估算这类化合物的电子亲和能达7.0--7.8 eV，属于已知最高电子亲和能化合物。（2）发现新的金属-稀有气体原子化学键。在低温基质中分别观测到Ng-AuF及Ng-BeS化合物（Ng=稀有气体原子），研究发现Lewis酸化合物如BeS和AuF和惰气原子容易形成较强化学键。（3）S=O键的活化。第四族金属Ti, Zr, Hf和SO2反应生成插入化合物OM(SO)和OM(SO)(SO2)。研究发现这类无机化合物具有手性分子特征，这在认识化学键及分子催化方面有重要意义。（4）N-H键活化。利用金属原子Ta和NH3反应，观测到插入反应产物H2TaH和H2Ta(NH2)2的红外光谱，并利用量子化学反应理论计算了反应通道，从而揭示了这类化学反应机理。（5）利用激光溅射得到的Ir，Rh, Ru等金属原子和C2H2分子反应，在低温基质中首先生成侧配复合物，然后通过加热退火及光化学反应得到亚乙烯基化合。(6)另外利用激光溅射技术制得了NiO, MnO, CoO等薄膜材料，实验发现这些材料具有很强的储电性能，为研究超级电容器提供了很好的模型。