论文部分内容阅读
长期以来，光/电功能材料及其器件与应用受到人们的广泛关注，如何运用物理化学的基本原理从分子/原子及其聚集体（或团簇）的尺度上进行结构识别研究和相互作用调控从而实现材料特殊功能是材料物理化学研究的特色。本论文利用具有7 eV单光子能量的深紫外激光(DUV)作为电离源搭建了一套深紫外光电离飞行时间质谱仪;并充分利用该系统的深紫外激光特色，选取在深紫外区有吸收的芳香胺分子为模型化合物，结合量子化学计算，对这类分子的免碎片精确质谱识别、光电离/解离机制及其分子间弱相互作用进行了研究。具体研究成果和创新点包括以下几个方面: (1)利用我国自主研发的全固态深紫外激光（波长177.3 nm，频率10 Hz，脉宽15.5 ps，脉冲能量15μJ，束流强度1014-1015光子/秒）作为单光子电离源，发展了一套深紫外单光子电离飞行时间质谱仪(DUV-SPI-MS)。由于DUV单光子能量高、单脉冲能量低且脉宽窄，该DUV-SPI-MS仪器特别适用于一些电离能小于或接近7eV的物质的单光子免碎片/免基质辅助的质谱检测。 (2)在DUV-SPI-MS平台上，通过比对177.3 nm和355 nm两种激光电离条件下的三种苯二胺异构体分子的质谱，结合量子化学计算，对苯二胺分子光电离过程和光解离碎片及其与单/多光子效应的关系进行了研究，分析了该类分子中C-C与C-N键断裂的规律，为进一步研究该类分子的光化学过程、结构化学或反应活性提供依据。 (3)选取苯胺-吡咯二聚体分子团簇和苯二胺二聚体分子团簇作为研究对象，利用色散校正的密度泛函理论(DFT)研究了该类分子团簇存在的多种弱相互作用。并利用自然键轨道(NBO)分析、分子中原子理论(AIM)分析以及对相互作用能的能量分解分析(EDA)，深入探讨了这些体系中的分子间弱相互作用，为从分子水平上认识一些复杂的化学/生物过程中涉及的氨基-芳环相互作用提供理论基础。 (4)此外，针对苯二胺分子体系，还尝试性地做了一些基于分子间弱相互作用调控及其基础应用的研究。通过调控邻苯二胺、甘氨酸以及溶剂之间的弱相互作用得到尺寸均一的球状胶束，以此为模板氧化聚合得到聚邻苯二胺(PoPD)亚微米球，并通过碳化处理制备了氮/氧掺杂的介孔空心碳球，探讨了其在超级电容器性质方面的应用潜能。