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研究生: 陳慧芬
Hui-Fen Chen
論文名稱: 利用時域解析霍式轉換紅外光譜法研究單重態氧原子與CO、C6H6及OCS分子之反應動態學
指導教授: 李遠鵬
Yuan-Pern Lee
儲三陽
San-Yan Chu
口試委員:
學位類別: 博士
Doctor
系所名稱: 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 241
中文關鍵詞: 霍氏轉換紅外光譜法單重態氧原子
外文關鍵詞: FTIR, O(1D)
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  • 本論文係以時域解析-霍氏轉換光譜放光技術研究O(1D)與CO反應動態學;O(1D)由O3於248 nm波段下光解產生,利用此技術吾人可以解析產物CO之振轉動能態(v ≤ 6,J ≤ 68) 放光光譜。CO(v = 2−5)顯示為雙轉動分佈,其中高轉動組成之轉動溫度約為8000 K,低轉動組成之溫度約為500 K,量測出CO之平均轉動能量為33 ± 6 kJ mol-1,平均振動能量為40 ± 4 kJ mol-1。CO(v = 4–6)的轉動分佈則是吾人首次成功觀測到,其轉動激發較CO(v = 1–3)略低。雙轉動分佈組成顯示產物CO生成途徑可能經由CO2之相異電子位能面所解離之。
      吾人亦研究O(1D) + C6H6之反應動態學,解析產物CO(1 ≤ v ≤ 6)及OH(1 ≤ v ≤ 3)之放光光譜。實驗上觀測到兩種不同途徑所產生的CO:一個是形成C5H6 + CO的途徑,此途徑所產生之CO具高振動能態但低轉動能態激發;另一途徑為高內能C6H5O二次解離所產生的CO,此產物CO最高振動態只分佈到v = 1但是卻有高轉動能態激發。產物CO平均振動能量33 ± 3 kJ mol-1。而產物OH之P1與P2分支(1 ≤ v ≤ 3)的平均轉動能量為6 ± 1 kJ mol-1及平均振動能量21 ± 4 kJ mol-1,此內能分布與實驗觀測到同位素效應,符合理論計算所預測的高振動能及低轉動能態激發,也印證產物OH主要是由H原子直接擷取反應而來,並非是經由插入C−H鍵後,異構化之後再解離產生OH。量測到反應O(1D) + C6H6之產物分支比[CO]/[OH] = 2.1 ± 0.4,同位素效應之比值> 1.4,推算反應O(1D) + C6D6之產物分支比[CO]/[OD] > 2.9。
      O(1D) + CO2反應之實驗中,吾人所觀測到的CO2放光光譜與統計模擬之光譜與有良好的吻合性,並預測O(1D)電子能轉移至CO2振動能及轉動能之效率分別為43 %及4.4 %,預測之內能分佈與分子束實驗結果觀測到產物移動能佔O(1D)電子能之50 %,可圓滿解釋產物之能量分佈。並顯示O(1D) + CO2反應之中間產物有足夠之長生命期使能量分配至各個自由度,進行完整IVR過程。
      O(1D) + OCS反應之實驗中,吾人觀測到產物CO及CO2之紅外放光光譜,成功利用統計模式模擬三重態位能面之產物CO2放光譜帶,並預測三重態位能面上CO2平均振動能佔可用能量之47.5 %。解析產物CO(1 ≤ v ≤ 6)之放光光譜,其初生平均轉動能量為9 ± 1 kJ mol-1,平均振動能為26 ± 3 kJ mol-1,由單重態位能面上中間產物之結構可推得其轉動能態激發偏低,與實驗量測之結果:轉動能佔可用能量約為2.8 %,振動能佔可用能量約為8.1 %有相同趨勢。


    目 錄 摘要.............................................................................................................І 謝誌..........................................................................................................III 目錄...........................................................................................................V 第一章 緒論............................................................................................1 第二章 實驗技術、原理及數據處理  2.1 霍氏轉換紅外光譜儀...................................................................15 2.2 時間解析霍氏轉換紅外放光光譜法...........................................26 2.3時間解析霍氏轉換紅外放光光實驗程序.....................................29 2.4 數據處理.......................................................................................44 附圖......................................................................................................55 附表......................................................................................................74 附錄......................................................................................................76 參考文獻..............................................................................................95 第三章 O(1D) + CO的反應動態學:     產物CO之內能分佈  3.1 緒論...............................................................................................98 3.2 實驗裝置與步驟.........................................................................102 3.3 結果分析與討論.........................................................................104 3.4 結論.............................................................................................119 附圖....................................................................................................120 附表....................................................................................................131 參考文獻............................................................................................132 第四章 O(1D) + C6H6的反應動態學:     產物CO與OH之內能分佈 4.1 緒論.............................................................................................135 4.2 實驗裝置與步驟.........................................................................139 4.3 結果與分析.................................................................................141 4.4 討論.............................................................................................152 4.5 結論.............................................................................................160 附圖....................................................................................................161 附表....................................................................................................173 參考文獻............................................................................................174 第五章 O(1D) + CO2與OCS的反應動態學:     產物CO2與CO之內能分佈 5.1 緒論.............................................................................................178 5.2 實驗裝置與步驟.........................................................................186 5.3 結果分析與討論.........................................................................188 5.4 結論.............................................................................................213 附表....................................................................................................215 附圖....................................................................................................220 參考文獻............................................................................................239

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