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论文的具体工作如下:
(1)、反射式飞行时间质谱仪的改造。经过改造,我们建立了“选质-减速-光解-加速”新的光解实验方法。这一新方法的引入提高了质谱的分辨率,使得母体离子和碎片离子得到了有效的分离,克服了飞行时间质谱在团簇光解实验研究中存在的这一缺点和不足。此外,我们还计算了团簇离子在改造之后的飞行时间质谱仪上的飞行时间,讨论了母体离子的空间聚焦、碎片离子质量定标以及各区间对碎片离子飞行时间的影响程度等相关问题,同时也给出了新的质量定标方程:tf=a(1-cm-mf/m)√mf(m-mf/m≤0.95),通过该方程标定出来的碎片离子质量与其真实质量相差仅为0.5%。
(2)、利用反射式飞行时间质谱研究了团簇离子MnSn+(n=1-10)在355nm和532nm条件下的光解行为。结合理论计算,最终认定锰-硫团簇MnSx+(x=1-8)都是通过将Sn(n≤x)结构单元加成到金属锰离子Mn+上形成稳定的异构体结构,并且金属锰离子Mn+与Sn结构单元中的端基硫原子配位形成(n+1)元环。与金属锰离子Mn+相连接的Sn结构单元的数目可以是1、2或4,其中以两个Sn结构单元与金属锰离子Mn+相连接最为普遍。
(3)、利用改进的飞行时间质谱研究了团簇离子Com(H2O)n+的光解离行为。根据实验结果,认为团簇离子Co(H2O)n+一次性最多可以失去四个水分子,而多钴水合物存在两种可能的光解离模式:一个是“先失去水分子然后再断Co-Co键”,另一个则是“直接断Co-Co键”。理论计算结果显示,对于钴水阳离子团簇来说,中心Co主要是通过Co-O键与水分子相结合的,而水分子之间则是通过氢键结合在一起的,而多钴水合物中Co原子必须连接在一起才能形成较为稳定的团簇。
(4)、利用负离子光电子能谱技术研究了Com(H2O)n-阴离子团簇。结合理论计算结果证实,团簇离子Co(H2O)1-4-是在Co-基础上直接水合而成,在这里水分子是通过Co-H键与中心Co相连接的,这与其相应的正离子团簇是截然不同的;而团簇离子Co2(H2O)1-2-与其完全不同,第一个水分子和Co2-之间形成的是一种插入式结构,即Co-Co结构单元插入到了O-H之间而形成了HCo2OH的结构,第二个水分子则是以完整的形式存在的。
(5)、通过质谱和光电子能谱研究了CoOH(H2O)0-3-、VO(H2O)1-2-和VOmH(H2O)n-(m=1-3,n=0-4)阴离子团簇。研究结果表明:第一、团簇离子CoOH(H2O)0-3-是在CoOH-的基础上直接加水而得到的;第二、我们应该将VO(H2O)-、VOH(H2O)-和VO2H(H2O)-团簇分别写成V(OH)2-、HV(OH)2-和V(OH)3-,之后的水分子将以完整的形式与上述团簇相结合;第三、团簇离子VO3H(H2O)-存在着两个可能的异构体,一种是OV(OH)3-,另外一种是VO3H(H2O)-,前者的VDE值较小,后者的VDE值较大,因此在团簇离子VO3H(H2O)-光电子能谱中,存在着两个谱峰,之后的团簇离子尽管是在OV(OH)3-和VO3H(H2O)-的基础上加水得到的,但是考虑到相对能量的因素,应主要是以在OV(OH)3-的基础上加水作为主要形式的异构体。