化學家創(chuàng)造用于工業(yè)和其他應用的催化劑。制造這些催化劑的方法之一是使用光來分解有機金屬化合物——包括金屬和碳的物質。這些類型的化合物稱為光催化劑?？茖W家將用光分解分子的過程稱為光解離。研究人員經常研究五羰基鐵的光解作為理解其他催化劑的模型。這項研究使用一種稱為超快紅外 (IR) 光譜的方法來研究紫外光如何光解氣相五羰基鐵。
影響
研究人員對溶液相中五羰基鐵的光化學了解很多。然而，科學家需要結合實驗和理論氣相研究來研究分子復雜的電子結構對其光解過程的作用，這可以幫助科學家更好地了解溶劑的影響如何改變反應動力學。這項研究為氣相五羰基鐵光解的機制、能量學和時間尺度提供了重要的新見解。這些基礎科學見解可以幫助科學家設計用于工業(yè)和其他應用的新型有機金屬光催化劑。
概括
五羰基鐵 [Fe(CO)5] 與紫外 (UV) 光相互作用，產生可激活某些化學鍵的活性催化物質。在這項研究中，研究人員使用超快紅外光譜結合高級量子化學計算研究了紫外誘導氣相中五羰基鐵分解的機制。他們將氣相五羰基鐵暴露于 265 納米或 199 納米脈沖的紫外光下，然后進行瞬態(tài)紅外光譜分析。這種超快紅外光譜的使用能夠實時測量快速的化學變化。
在 265 nm 處照射五羰基鐵會產生一種短壽命的中間體，四羰基鐵 [Fe(CO)4] 處于單線激發(fā)態(tài)。這項研究確定了這種中間體，為之前假設的順序解離機制提供了證據(jù)。另一個羰基(CO 基團)的丟失導致在 3.4 皮秒時間尺度上形成單線激發(fā)態(tài)的三羰基鐵 [Fe(CO)3]。然后，在大約 10 皮秒后，研究發(fā)現(xiàn)了 Fe(CO)3能量重新分布或結構演化的證據(jù)。對 199 納米輻射的研究表明，在不到 0.3 皮秒內產生單線態(tài)激發(fā)的 Fe(CO)3，然后系統(tǒng)間穿過 Fe(CO) 的三線態(tài)3或二羰基鐵 [Fe(CO)2] 在 15 皮秒時間尺度上。這些結果表明羰基消除機制涉及電子和振動激發(fā)的物種。
標簽： 光催化劑
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