科研人員在氣相中單核羰基錸配合物的研究中取得新進展

  

  近期,在近代物理所核化學組科研人員的主導下,通過與日本理化學研究所(RIKEN)和瑞士保羅謝勒研究所(PSI)科研人員的國際合作,對第七族元素Re在氣相化學反應中生成的羰基配合物進行了系統性研究,并為下一步進行超重元素Bh的羰基配合物的研究打下了良好的基礎。 

  科研人員在日本理化學研究所利用RIKEN的直線加速器RILAC提供的束流,通過natGd(23Na,xn)172-177Re反應生成了Re的短壽命同位素,沖出靶表面的反應產物經由充氣譜儀GARIS進行物理預分離,使重離子束流及部分副反應產物進行大角度偏轉,并將目標產物引導至充有反應氣體的傳輸室內。經過與反應氣體CO的配位反應,生成的易揮發物質被載氣傳輸至氣相等溫色譜中進行吸附焓等相關性質的測定。另外,科研人員在近代物理所改造了一套適用于研究羰基配合物的激光灼燒飛行時間質譜裝置。利用激光灼燒Re金屬靶,用含有CO的高壓氣體對產生的等離子體進行冷卻,在此過程中,部分Re帶電離子與CO反應,經過一段延長管區域,經過充分反應的最終產物進入高壓電場區域進行質量測量。通過該裝置成功鑒別了單原子量級的金屬原子在該氣相條件下的最終產物:18電子的羰基配離子[Re(CO)6]+17電子羰基配離子[Os(CO)5]+[W(CO)5]-配離子,并證實了它們的等電子體——17電子的中性Re(CO)5配合物作為最終產物可以在惰性氣氛中穩定存在。 

  此外,研究人員還對上述結果進行了理論分析,并通過理論計算結果與實驗測量結果相互驗證,確定了單原子量級的中性Re原子在包含CO氣體的惰性氣氛中,最穩定的產物為開殼層的單核五羰基配合物Re(CO)5,其在Teflon表面的摩爾吸附焓約為-42kJ/mol,在He/CO混合氣中的最高化學產額約為25%。上述結論對第七族元素形成的單核羰基配合物的氣相化學性質提供了重要的指導信息,并為下一下步將要開展的Bh羰基配合物的研究奠定了堅實的實驗和理論基礎。 

  該工作得到國家自然科學基金項目的支持,成果發表在國際物理化學領域期刊Physical Chemistry Chemical Physics上。 

  文章鏈接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/cp/c8cp07844k/unauth#!divAbstract 

 

  圖:單核Re羰基配合物氣相化學研究裝置(RILAC+GARIS+OLGA)、LA-TOF-MS實驗裝置及理論計算結果示意圖 

(核化學研究組 供稿)

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