文档介绍：中国科学技术大学
硕士学位论文
L-薄荷酮光电离解离反应动力学的实验和理论研究
姓名:龚蕾
申请学位级别:硕士
专业:同步辐射及应用
指导教师:盛六四
2011-05
摘要
摘要
本篇论文主要阐述了如何利用真空紫外波段将同步辐射单光子软电离技术,
超声膨胀分子束以及多通道质谱信号探测器—反射式飞行时间质谱仪来开展有
关植物排放的精华油物质光电离分解反应动力学过程的实验研究,同时还介绍了
傅立叶变换红外光谱分析有机物官能团结构信息,实验都结合采用了量子化学从
头算理论分别开展了对单环单萜类化合物薄荷酮(menthone)的光电离解离反应
通道的提出及几种生物源有机物的傅立叶变换红外光谱的理论解析,首次得到了
薄荷酮分子的电离能,重要碎片离子的出现势和产生它们的解离能,通过分析和
比较每个反应的实验值和理论值,最终提出产生这些碎片离子的解离反应化学方
程式。
本文章分为五章和致谢共六个部分。
在第一章中,首先介绍了气溶胶的定义,二次有机气溶胶的来源和分类,介
绍了几种重要的生物源植物排放的挥发性有机化合物在大气中的光氧化反应机
理。简介了光电离和光离解研究中的基本概念如绝热电离能、垂直电离能、出现
势以及解离机理等。简单介绍了本论文使用的实验研究方法和理论研究方法。
在第二章中,主要描述了原子分子物理实验站的同步辐射光电离实验装置。
首先概述了同步辐射光源的特点和应用范围,国家同步辐射实验室(NRSL)储存
环的性能和相关的参数。然后介绍了原子分子物理实验站光束线的装置和性能,
来自波荡器的同步辐射可以提供能量范围 -124 eV 的真空紫外光。简单说明了
原子分子物理实验站的仪器配备情况,讨论了分子束的形成条件和飞行时间质谱
仪的设计原理。最后介绍了实验站的滤波器系统的组成,结果表明采用气压适中
的稀有气体作为滤波气体,可以获得了比较好的高次谐波滤波效果,以保证实验
数据的准确可信。
在第三章中,首先概述了量子化学从头算的理论基础,然后介绍了本研究中
采用的计算方法和基组。
在第四章中,利用同步辐射光电离质谱和分子束技术和量子化学计算软件程
序,在 8~ eV 的能量范围内,开展单环单萜类化合物薄荷酮(menthone)的
光电离离解的实验和理论研究。首先利用光电离效率曲线,测量了母体分子薄荷
+ + + + +
酮的电离能,以及它的一些碎片离子 C9H15O , C9H17 , C8H16 , C7H11O , C6H10O ,
+ + + + + + + + + +
C5H8O , C5H10 , C4H6O , C4H8 , C6H9O C5H9 , C4H7 , C3H7 ,C2H2O ,C3H6 和
I
摘要
+
CH3 的出现势的实验值。然后,利用密度泛涵理论(DFT)和选择合适的基组,从
理论上给出了上述母体分子的电离能,相应碎片离子的出现势以及产生它们所需
要的离解能等。根据实验和理论研究结果比较,我们分析了产生这些碎片离子的
解离通道,深入讨论了薄荷酮(menthone)的光电离解离反应的机理。研究结果
表明:母体分子薄荷酮的电离能和它的大部分碎片离子的出现势的实验结果与理
论值符合得比较好。
在第五章中,首先简单介绍了红外光谱的原理,及同步辐射红外和远红外;
然后介绍了傅里叶变换红外光谱仪的构造和原理;最后解析几种植物源挥发性有
机化合物的 400-3500 cm-1 范围内红外谱图,并与理论值进行了比较。
关键词:L-薄荷酮,同步辐射, 光电离质谱仪,离解光电离,量子化学计算
II
摘要
ABSTRACT
In this dissertation, the dissociative photoionization of L-menthone has been
investigated with photoionization mass spectrometry using a synchrotron radiation
source, and quantum chemical theory.
In the first chapter, the definition of aerosol and the source and classification of
anic aerosols are briefly introduced firstly. Some biogenic volatile
pounds (BVOCs) and their oxidation mechanisms are d