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铍团簇和含铍分子配位化学、电子结构和共价成键性质研究
结题报告
批准号:
21773289
项目类别:
面上项目
资助金额:
65.0 万元
负责人:
刘洪涛
学科分类:
B0306.光化学与光谱学
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
费泽杰、刘艳成、李艳丽、王永天
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中文摘要
铍的天然同位素是9^Be,其优异的中子特性在核能领域具有重要应用价值。铍核外电子排布为1s^2 2s^2。铍作为碱土金属元素但是易形成共价化合物。其成键性质与低能2s^1 2p^1激发态密切相关,由于多组态和强电子相关效应,铍配位与成键的高精度理论计算仍存在很大挑战。本项目将利用激光溅射离子源产生系列铍团簇和含铍分子负离子,结合高分辨光电子速度成像谱仪测量含铍分子和团簇的电子结构,光电子成像同时还能得到脱附电子角分布信息,由于激光脱附过程涉及电子从分子的价键轨道移出,所以能直接探测铍2s或2p轨道参与化学成键的信息。精确的实验数据能够直接用于检验现有的铍理论计算方法,通过实验与理论对比进而在原子和分子水平上揭示铍配位结构和成键规律。
英文摘要
9^Be is the only nature occurring isotope for Beryllium. Because of its unique neutron character, 9^Be has very important application in nuclear energy industry. The electronic structure of Be is 1s^2 2s^2, although Be is alkaline earth metal, but its compound contain substantial covalence in chemical bonding. The bonding character correlate to its 2s^1 2p^1 excited state, due to multi-configuration and strong electron correlation effects, accurate ab initio calculation for Be bonding remain big challenge. This project will use laser ablation ion source to produce Be contained molecule and cluster anions, in which its electronic structure can be measured by photoelectron imaging system, and the photoelectron imaging of the detached electron contain angular distribution of certain valence molecular orbital, therefore, it can direct probing the Beryllium 2s and 2p participate chemical bonding. Furthermore, accurate experimental data provide test bed to verify theoretical method. The combination of experiment and theory can aid the understanding of Beryllium coordination chemistry and bonding.
铍与同族的其它碱土金属元素相比表现出来非常不同的化学性质,主要因为铍是具有很强共价性的金属元素。其独特的核外电子排布1s22s2也引起了科学家对其化学成键的特殊兴趣,特别是最简单的Be2分子是否成键困扰了科学家近百年,最终Emery大学Heaven教授通过气相分子光谱实验证实了Be2微弱的共价成键作用(Heaven et al. Science. 2009, 324, 1548-1551)。最近Heaven实验又发现了两个闭壳层的Be和F−可以通过氟负离子的电子对反馈给0价态铍原子而形成特殊的配位键,随后的理论分析进一步表明,BeF−应该不是简单的单反馈配位键作用,有可能存在多种成键作用。本项目的开展正是在此背景基础上,利用自主研制的具有成像功能的负离子光电子能谱仪对系列含铍团簇和分子进行电子亲合能,以及精细电子结构能级的测量,并结合理论计算分析其成键规律,项目研究取得的主要结论如下:1)Be2O2、BeO2、Be2O3、Be2O4 等一系列铍氧组成的小分子团簇的负离子光电子能谱的测量,发现了菱形Be2O2的负离子中特殊的2c-1e的“空心”Be-Be键;2)研究铍氟组成的分子团簇在气相条件下的生长规律,对Be2F3的负离子光电子能谱分析,结合理论计算总结了几种不同键能的Be-Be键和Be-F键;3)研究多元团簇如铍氟氧组成最基本的三元小分子FBeO的负离子光电子能谱,分析Be-F键和Be-O键的强弱关系,并对比研究了FBeS的负离子光电子能谱。
期刊论文列表
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科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2020
期刊:化学通报
影响因子:--
作者:王永天;韩昌财;刘洪涛
通讯作者:刘洪涛
Probing the electronic structure and Au-C bonding in AuC2nH (n=4-7) using photoelectron imaging spectroscopy and quantum chemical calculations
使用光电子成像光谱和量子化学计算探测 AuC2nH (n = 4-7) 中的电子结构和 Au-C 键合
DOI:10.1039/d1cp05057e
发表时间:2022-01-20
期刊:PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS
影响因子:3.3
作者:Han,Changcai;Xiong,Xiao-Gen;Dong,Changwu
通讯作者:Dong,Changwu
Probing the Hydrogen Bonding in Microsolvated Clusters of Au-1,2(-)(Solv)(n) (Solv = C2H5OH, n-C3H7OH; n=1-3 for Au-; n=1 for Au-2(-))
探讨 Au-1,2(-)(Solv)(n) 微溶剂化簇中的氢键 (Solv = C2H5OH, n-C3H7OH; Au- 为 n=1-3; Au-2(-) 为 n=1
DOI:10.1021/acs.jpca.0c03746
发表时间:2020
期刊:Journal of Physical Chemistry A
影响因子:2.9
作者:Wang Yongtian;Han Changcai;Fei Zejie;Dong Changwu;Liu Hongtao
通讯作者:Liu Hongtao
DOI:10.1021/acs.jpca.0c04080
发表时间:2020
期刊:Journal of Physical Chemistry A
影响因子:2.9
作者:Wang Yong-Tian;Ning Chuan-Gang;Liu Hong-Tao;Wang Lai-Sheng
通讯作者:Wang Lai-Sheng
DOI:10.1039/d1ra03173b
发表时间:2021-05-24
期刊:RSC advances
影响因子:3.9
作者:
通讯作者:
高温熔盐-金属相容性及其反应动力学研究
利用负离子光电子成像研究锕系化合物的电子结构和化学键
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