《光致激发态动力学研究》

该项目源自于国家自然科学基金的支持,主要是物理学基础科学研究。

通常情况下,分子体系处于稳定的状态。当分子体系通过光激发、化学反应、电激发等方式吸收一定的能量跃迁至激发态后,激发态将发生一系列动力学过程,随后通过辐射发光或非辐射失活的方式回到基态。辐射发光过程主要包括荧光或磷光发射,其间伴随着振动弛豫、内转换、系间窜越等动力学过程。激发态动力学过程,在科学研究和工业生产方面有广泛的应用。例如,光诱导的催化反应,有机发光二极管,荧光发射相关的探针、染料和材料,磷光相关的长余辉发光材料等。在研究激发态动力学的过程中,氢键会影响辐射失活路径,导致辐射增强、辐射减弱或猝灭,以及改变非辐射失活方式中的能差。氢键作用有利于深入理解分子体系的激发态动力学过程和光谱性质。因此,对氢键作用在稳定基态和光诱导激发态的量化研究是充分理解这些复杂领域的重要手段。该项目主要研究光致激发诱导的激发态氢键动力学对分子体系光学特性的影响及其在储氢材料、表面吸附等方面的应用。

针对试验中的氢键断裂的结论,研究了香豆素102在苯胺溶液中的激发态氢键动力学,并首次通过理论模拟的红外振动光谱证明了分子间氢键在激发至第二激发态时显著增强而不是断裂。此工作被SCI源期刊J. Phys. Chem. A录用,得到了同行专家的广泛认可,并将这一结论用来研究光诱导的光谱和动力学行为,现已经被SCI期刊引用91次。之后,课题组又证明了香豆素151和芴酮在甲醇溶剂中的三种类型分子间氢键在激发态显著增强,已经被SCI源期刊分别引用46次和53次。这一结论被广泛的应用于荧光探针设计和硼烷氨储氢材料储氢机理等方面,已成为研究含有氢键作用体系光学特性及应用的理论支撑。

在前期工作的基础上,加大了激发态氢键动力学的应用范围。研究了官能化活性炭和乙硫醇之间的分子间氢键动力学,证明了在官能团化的活性炭上引入氢供体基团,将显著提高其对挥发性硫化物乙硫醇等的吸附作用。该工作发表在J. Photoch. Photobio. A上,已经被应用在苯并噻吩从燃料中的去吸附等方面,已被引用11次。另外,研究了储氢材料硼烷氨的储氢和脱氢机理,详细分析了三甲基硼烷氨和苯酚通过双氢键作用并越过激发态下的过渡态后脱去氢气的机理,此工作已发表在SCI源期刊Phys. Chem. Chem. Phys上,并确定为期刊的封面。在SCI源期刊上被引用18次,该项工作为硼烷氨类分子体系激发态的脱氢机理研究提供了完整的理论模型,并为研究硼烷氨的储氢及脱氢性能提供了理论支撑。此外,研究了吲哚分子(BPD)分子及其衍生物在基态和激发态的氢键动力学性质,详细阐述了基态和激发态质子转移的变化情况。该工作为BPD分子双质子转移机理研究提供了完整的理论模型,并发表在SCI源期刊J. Phys. Chem. A,在SCI源期刊被引用27次。随后研究了6-amino-2-(2'-hydroxyphenyl)benzoxazole (6A-HBO)分子在非极性和极性溶剂的激发态质子转移过程。该项工作对于HBO类分子化合物及其络合物的研究有很好的指导作用,已发表在SCI源期刊Journal of Luminescence上。该文在SCI源期刊被引用35次。

激发态氢键动力学及分子动力学研究将从分子体系的光谱特性,激发及去激发过程,扩展到材料表面的吸附和储氢-脱氢过程,并将在长余辉发光材料,材料表面光催化反应,光诱导的光物理、光化学和光生物反应等方面有更加广泛的应用。

  1. 下载详细PDF版/Doc版

提示:为方便大家复制编辑,博主已将PDF文件制作为Word/Doc格式文件。