以近紫外光光解二碘甲烷之光譜研究

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劉振男(Chen-Nan Liu) 查詢紙本館藏

畢業系所

化學學系

論文名稱

以近紫外光光解二碘甲烷之光譜研究
(the photolysis reaction of diiodomethane at different near-ultraviolet wavelengths)

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摘要(中)

本論文研究主要是以近紫外光光源於流動式樣品槽中光解二碘甲烷 (CH2I2) 取得放光光譜，並且搭配利用染料雷射激發物種取得的雷射誘導螢光分光光譜，從所取得的光譜中得知光解後產生的物種，在放射光譜中目前我們知道光解後產生的物種包含 CH (A2Δ)、CH (B2Σ-)、CH (C2Σ+)、C2 (d3Πg) 以及激發態碘原子，還包含一些尚未釐清的譜帶；在螢光分光光譜中我們觀測到 I2 的訊號。經實驗證實 C2 (d3Πg) 以及I2 皆為碰撞產物。而光解可能產生的中間產物如亞甲基分子 CH2 或 CHI 目前都尚未觀測到。從不同雷射功率與訊號強度關係的實驗 (power dependence)，我們可以知道 CH (A2Δ)、CH (B2Σ-) 以及 CH (C2Σ+) 皆為三個光子的產物，激發態碘原子可能為兩個光子以上的產物。最後我們還利用不同光解波長 (266 nm、280 nm 以及 330 nm)，藉由不同的波長調整所提供的光解能量，進一步的確立精確的反應能量圖。有趣地，我們發現在不同近紫外光 (260 nm 及 280 nm)光解二碘甲烷產生的 CH (A2Δ) 有能量分布不同的情形。

摘要(英)

We studied the photolysis reaction of diiodomethane (CH2I2) at different near-ultraviolet wavelengths (266 nm, 280 nm and 330 nm) by using nascent emission spectroscopy and laser-induced dispersed fluorescence spectroscopy in a slow flow system. In the nascent emission spectrum, excited species including CH (A2Δ, B2Σ-, and C2Σ+), C2 (d3Πg), atomic iodine, and some unknown bands were found, while in the laser-induced dispersed fluorescence spectrum molecular iodine (I2) was discovered. The possible reaction intermediates such as CHI or CH2 cannot be found in nascent emission or laser-induced dispersed fluorescence spectra. Other experiments such as power dependence, concentration dependence and delay time measurements were conducted to verify the multiphoton photolysis mechanism. Based on the results, I2 and C2 are formed by the collisions of photolysis products.

關鍵字(中)

★ 二碘甲烷
★ 光解

關鍵字(英)

★ diiodomethane
★ photolysis

論文目次

目錄
摘要 (中文) I
摘要 (英文) II
謝誌 III
目錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VII
第一章序論
1-1 研究方向與動機 1
1-2 二碘甲烷相關研究 4
1-3 研究目標 5
第二章實驗
2-1 光譜技術簡介 7
2-2 流動式樣品槽之實驗裝置 8
2-3 放射光譜實驗裝置 10
2-3-1 光解雷射 10
2-3-2 偵測器 11
2-4 光譜擷取 13
2-5 利用染料雷射激發物種之螢光分光光譜 16
2-6 不同功率之雷射光源對訊號強度的關係
(power dependence) 16
2-7 改變樣品槽壓力觀測訊號強度的關係
(pressure dependence) 17
2-8 改變染料雷射與石榴石雷射延遲時間
觀測訊號強度的關係 (delay time) 17
第三章光解二碘甲烷之放射光譜與光解機構探討
3-1 266 nm 光解二碘甲烷之放射光譜 18
3-2 266 nm 光解二碘甲烷之雷射誘導螢光分光光譜 21
3-2-1 I2 之雷射誘導螢光分光光譜 22
3-2-2 CHI 之雷射誘導螢光分光光譜 23
3-3 266 nm 光解二碘甲烷之光解機制探討 25
3-3-1 二碘甲烷吸收一個 266 nm 光子之可能反應路徑 26
3-3-2 二碘甲烷吸收兩個 266 nm 光子之可能反應路徑 27
3-3-3 二碘甲烷吸收三個 266 nm 光子之可能反應路徑 28
3-3-3-1 激發態碘原子產生機制 29
3-3-4 碰撞之產物反應機制 29
3-4 不同近紫外光波長 (266 nm，280 nm，330 nm) 光解
二碘甲烷之放射光譜探討 30
3-4-1 不同近紫外光波長光解二碘甲烷產生之 CH (A2Δ)
能量分部探討 32
3-5 與溴化甲烷類之光解機制比較 33
第四章結論 34
參考文獻 36
表目錄
表一 CHI 相關譜帶位置 39
表二碘 (I) 原子譜線位置 40
表三 CHCl 相關譜帶位置 41
表四碘分子 (I2) 相關譜帶 42
表五各物種的生成焓 (Enthalpies of Formation) 43
圖目錄
圖一自由基與含鹵素分子比例之模型計算分布圖 44
圖二大氣中碘原子光化學反應示意圖 45
圖三 IO 及 BrO 濃度之年變化圖 46
圖四 277 nm ~ 304 nm 光解二碘甲烷產生之碘原子通道能
量示意圖 47
圖五流動式樣品槽之實驗裝置圖 48
圖六流動式樣品槽光解與偵測放射光譜實驗裝置示意圖 49
圖七 ICCD 時間控制示意圖 50
圖八螢光分光光譜實驗裝置示意圖 51
圖九二碘甲烷在近紫外光區吸收光譜圖 52
圖十流動式樣品槽光解二碘甲烷之放射光譜 53
圖十一 266 nm 光解二碘甲烷產生之CH (A2Δ→X2Π)
放光強度與雷射功率關係圖 54
圖十二 266 nm 光解二碘甲烷產生之CH (B2Σ-→X2Π)
放光強度與雷射功率關係圖 55
圖十三流動式樣品槽光解二碘甲烷之放射光譜 56
圖十四流動式樣品槽光解二碘甲烷之放射光譜 57
圖十五流動式樣品槽光解二碘甲烷之放射光譜 58
圖十六流動式樣品槽光解二碘甲烷之放射光譜 59
圖十七 266 nm 光解二碘甲烷產生之I (4Po3/2-4P5/2)
原子放光強度與雷射功率關係圖 60
圖十八 I2 螢光分光光譜 61
圖十九光解二碘甲烷產生之 I2 (b3Π0u+→X1Σg+ 2-3)
放光強度與雷射功率關係圖 62
圖二十光解二碘甲烷產生之 I2 (b3Π0u+→X1Σg+ 2-3)
放光強度與壓力關係圖 63
圖二十一光解二碘甲烷產生之 I2 (b3Π0u+→X1Σg+ 2-3)
放光強度與延遲時間關係圖 64
圖二十二光解二溴甲烷產生溴分子及溴原子之通道能量圖 65
圖二十三 CHCl 螢光分光光譜 66
圖二十四二碘甲烷在 266 nm 光解後以染料雷射 656.9 nm
激發 CHI (0,6,0)← (0,0,0) 67
圖二十五不同近紫外光波長光解二碘甲烷之放射光譜 68
圖二十六 280 nm 光解二碘甲烷產生之 CH (A2Δ→X2Π)
放光強度與雷射功率關係圖 69
圖二十七不同近紫外光波長光解二碘甲烷產生之 CH (A2Δ)
能量分布比較 70
圖二十八不同 266 nm 雷射功率光解二碘甲烷產生之 CH (A2Δ)
能量分布比較 71
圖二十九 266 nm 光解二碘甲烷可能路徑之能量示意圖 72

參考文獻

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指導教授

張伯琛(Bor-Chen Chang)

審核日期

2010-7-21

推文