化學(xué)家創(chuàng)造用于工業(yè)和其他應(yīng)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(jī)金屬化合物——包括金屬和碳的物質(zhì)。這些類型的化合物稱為光催化劑。科學(xué)家將用光分解分子的過程稱為光解離。研究人員經(jīng)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(xué)了解很多。然而，科學(xué)家需要結(jié)合實驗和理論氣相研究來研究分子復(fù)雜的電子結(jié)構(gòu)對其光解過程的作用，這可以幫助科學(xué)家更好地了解溶劑的影響如何改變反應(yīng)動力學(xué)。這項研究為氣相五羰基鐵光解的機(jī)制、能量學(xué)和時間尺度提供了重要的新見解。這些基礎(chǔ)科學(xué)見解可以幫助科學(xué)家設(shè)計用于工業(yè)和其他應(yīng)用的新型有機(jī)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(chǎn)生可激活某些化學(xué)鍵的活性催化物質(zhì)。在這項研究中，研究人員使用超快紅外光譜結(jié)合高級量子化學(xué)計算研究了紫外誘導(dǎo)氣相中五羰基鐵分解的機(jī)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(jìn)行瞬態(tài)紅外光譜分析。這種超快紅外光譜的使用能夠?qū)崟r測量快速的化學(xué)變化。
在 265 nm 處照射五羰基鐵會產(chǎn)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(shè)的順序解離機(jī)制提供了證據(jù)。另一個羰基(CO 基團(tuán))的丟失導(dǎo)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(jié)構(gòu)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(nèi)產(chǎn)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(jié)果表明羰基消除機(jī)制涉及電子和振動激發(fā)的物種。
標(biāo)簽： 光催化劑
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