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氟利昂F113分子在飞秒激光作用下的多光子电离解离动力学
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O644.18[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]南京信息工程大学物理与光电工程学院,南京210044, [2]江苏省大气环境与装备技术协同创新中心,南京210044, [3]C. Eugene Benett Department of Chemistry, West Virginia University, Morgantown, WV 26506, USA, [4]Paul Scherrer Institute, Villigen 5232, Switzerland
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:11304157); 江苏省六大人才高峰高层次人才项目(批准号:2015-JNHB-011)资助的课题
中文摘要:

大气臭氧层因吸收太阳紫外光,是人类必不可少的保护伞.氟利昂在太阳光辐射下解离生成破坏臭氧的游离态氯原子,是破坏大气臭氧层的主要元凶之一.本文利用飞行时间质谱技术和离子速度成像技术研究了氟利昂F113(三氟三氯乙烷)分子在800 nm飞秒光作用下的多光子电离解离动力学.利用飞行时间质谱探测技术,得到了三氟三氯乙烷在该波长飞秒激光作用下发生多光子电离解离产生的碎片质谱.通过荷质比对碎片质谱进行了详细的标定和分析.在质谱上未发现母体离子,所有观察到的离子都是由于激光脉冲作用下产生的碎片.三个最主要的碎片离子是CFCl2^+,CF2Cl^+,C2F3Cl2^+.通过飞行时间质谱标定,发现并归属了多个解离通道.三个主要的解离机理分别为:1)C-Cl键断裂直接生产氯自由基的通道C2F3Cl3^+→C2F3Cl2^++Cl;2)C-C键断裂C2F3Cl2^+→CFCl2^++CF2Cl;3)C-C键断裂C2F3Cl3^+→CF2Cl^++CFCl2.利用离子速度成像技术对这三个主要通道产生的碎片离子进行成像,得到了C2F3Cl2^+,CFCl2~+和CF2Cl^+离子的速度影像.由C-Cl键断裂产生的碎片离子C2F3Cl2^+的速度分布由两个高斯分布曲线拟合,而由C-C键断裂产生的碎片离子CFCl2^+和CF2Cl^可以用一个高斯曲线拟合.通过影像分析得到了解离碎片的平动能分布和角向分布各向异性参数等详尽的动力学信息.结合高精度密度泛函理论计算对解离动力学进行了进一步的分析和讨论.深入认识氟利昂的解离动力学可为进一步控制破坏臭氧层提供理论参考和实验依据.

英文摘要:

The ozone layer which absorbs harmful solar UV radiation is an essential umbrella for human.However,a large number of exhausts of Freon released by human activity into the atmosphere pose a great threat to the ozone layer.The UV sunlight radiation induced Freon dissociation produces chlorine radicals,which are found to be the main culprit for destroying the atmospheric ozone.In this paper,multiphoton ionization and dissociation dynamics of Freon-113(CF2ClCFCl2) induced by femtosecond laser pulse are studied by time-of-flight mass spectrometry coupled with velocity map imaging technique.Fragment mass spectra of Freon-113 are measured by time-of-flight mass spectrometry.No parent ions are discovered in the time-of-flight mass spectra,and all the detected ions are from the fragmentation induced by the laser pulse.Daughter ions CFCl2^+,CF2C1^+,C2F3Cl2^+ are found to be the three major fragmentation ions in the multi-photon ionization and dissociation.Several photodissociation channels are discussed and concluded by further analysis and calibration(via the ratio of mass to charge) of the measured time-of-flight mass spectra.Three main photodissociation mechanisms are found as follows:1) C2F3Cl3^+→C2F3Cl2^++Cl with breaking C Cl bond and directly producing the Cl radical;2) C2F3Cl3^+→CFCl2^++CF2Cl with breaking the C C;3) C2F3Cl3^+→CF2Cl^++CFCl2 with breaking the C C bond.Ion images of the three main fragments C2F3Cl2^+,CFCl2^+ and CF2Cl^+ are measured by the velocity map imaging setup.The speed distributions of these three fragment ions are obtained from the velocity map imaging.The speed distribution of C2F3Cl2^+ with breaking C Cl bond can be fitted by two Gaussian distributions while the speed distributions of both CFCl2^+ and CF2Cl^+ with breaking the C C bond can be well fitted by one Gaussian distribution.The different fittings reflect different production channels.The detailed photodissociation dynamics is obtained by analyzing the kinetic energy distrib

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876