Фурье-спектроскопия этилена в макро-и нанообъемах в ближней ИК-области
Диссертация
Дополнительный интерес вызывает взаимодействие этилена с поверхностью нанопористых материалов. В данных структурах спектр поглощения молекул может сильно изменяться в зависимости от размера и формы нанопор, благодаря взаимодействию с их стенками. Изменения спектров поглощения адсорбированных молекул происходят по следующим причинам: при адсорбции симметрия молекулы может изменяться за счет того… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Состояние исследований молекулы этилена в газовой фазе
- 1. 1. Этилен в атмосфере Земли
- 1. 2. Применение этиленаи его свойства. Г
- 1. 3. Строение молекулы этилена с точки зрения спектроскопии
- 1. 4. Общее состояние исследований спектров поглощения этилена. Данные о спектрах поглощения этилена в НИНАМ
- 1. 5. Состояние исследований спектров поглощения этилена около 4500 и 6000 см"
- Основные результаты главы
- Глава 2. Исследование спектров поглощение этилена в газовой фазе в ближнем ИКдиапазоне методом Фурье-спектроскопии
- 2. 1. Особенности метода Фурье-спектроскопии
- 2. 2. Экспериментальная установка
- 2. 3. Измерение спектров поглощения этилена методом Фурье-спектроскопии. Методика эксперимента
- 2. 3. 1. Измерение спектров поглощения этилена в диапазоне 4400 — 4650 см"
- 2. 3. 2. Измерение спектров поглощения этилена в диапазоне 5700 — 6300 см"
- 2. 4. Предварительная обработка спектров поглощения этилена в ближней ИК-области
- 2. 5. Теоретический анализ спектров поглощения этилена в ближней ИК-области
- 2. 6. Применение измеренных спектров этилена для восстановления концентрации метана в атмосфере
- Основные результаты главы
- Глава 3. Исследование, спектров поглощения этилена в нанопорах в ближней ИКобласти
- 3. 1. Специфика трансформации спектров поглощения газов в нанообъемах
- 3. 2. Изготовление аэрогелей из диоксида кремния
- 3. 3. Исследование спектров поглощения этилена,. адсорбированного поверхностью нанопор аэрогелей различной плотности
- 3. 3. 1. Методика эксперимента
- 3. 3. 2. Анализ полученных результатов
- 3. 4. Исследование спектров поглощения газовой фазы этилена и водяного пара внутри объема нанопор
- Основные результаты главы
Список литературы
- Romani P.N., Jennings D.E., Bjoraker G.L., Sada P.V., McCabe G.H., Boyle R.J. Temporally varying ethylene emission on Jupiter // 1.arus. 2008. Vol. 198. P. 420−434.
- Griffith C., Bezard B. s Greathouse Т., Kelly D., Lacy J., Noll K. Thermal infrared imaging spectroscopy of Shoemaker-Levy 9 impact sites: Spatial and vertical distributions of NH3, C2H4, and 10 цт dust emission // Icarus. 1997. Vol. 128. P. 275 293.
- Bezard В., Moses J., Lacy J., Greathouse Т., Richter M., Griffith C. Detection of Ethylene (C2H4) on Jupiter and Saturn in Non-Auroral Regions // Bull. Am. Astron. Soc. 2001 Vol. 33. P. 1079.
- Schulz В., Encrenaz Т., Bezard В., Romani P., Lellouch E., Atreya S. Detection of C2H4 in Neptune from ISO/PHT-S observations // Astron. Astrophys. 1999. Vol. 350. P. 13 -17.
- Encrenaz T. ISO observations of planetary atmospheres // Adv. Space. Res. 2002. Vol. 30. P. 1967−1970.
- Roe H., de Pater I., McKay C. Seasonal variation of Titan’s stratospheric ethylene observed // Icarus. 2004. Vol. 169. P. 440 461.
- Vervack Jr. R.J., Sandel B.R., Strobel D.F. New perspectives on Titan’s upper atmosphere from a reanalysis of the Voyager 1 UVS solar occultations // Icarus. 2004. Vol. 170. P. 91−112.
- Coustenis A., Achterberg R.K., Conrath B.J., Jennings D.E., Marten A., Gautier D., et al. The composition of Titan’s stratosphere from Cassini/CIRS mid-infrared spectra // Icarus. 2007. Vol. 189. P. 35 62.
- Assessment report on ethylene for developing ambient air quality objectives. Prepared by Alberta environment. 2003.
- Sawada S., Totsuka T. Natural and anthropogenic sources and fate of atmospheric ethylene // Atmospheric Environment. 1986. Vol. 20.1. 5. P. 821 832.
- Кулаева O.H. Этилен в жизни растений // Соросовский образовательный журнал. N2008. Т. 11. С. 78−84.12. http://www.sriconsulting.com/WP/Public/Reports/ethvlene/
- Чеснокова Т.Ю., Воронина Ю. В., Пономарев Ю. Н., Капитанов В. А. Влияние перекрытия спектров поглощения атмосферных газов на восстановление общего содержания метана // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 3. С. 223−228.
- Воронина Ю.Н., Чеснокова Т. Ю., ЧенцовА.В., СолодовА.А. Влияние перекрывания спектров поглощения атмосферных газов на определение содержания метана ч в атмосфере спектроскопическими методами // Изв. вузов. Физика. 2010. № 9/3. С. 217−221.
- Петрова Т.М. Высокочувствительная спектроскопия возбужденных молекулярных газовых сред. Диссертация на соискание ученой степени д.ф.-м.н. 2010. Томск, ИОА СО РАН.
- Литтл JT. Инфракрасные спектры адсорбированных молекул. М.: Мир, 1969. 516 с.
- Rosi N. L., Eckert J., Eddaoudi M., Vodak D. Т., Kim J., O’Keeffe M., Yaghi О. M. Hydrogen Storage in Microporous Metal-Organic Frameworks // Science. 2003. V. 300. P. 1127−1129.
- Wang В., Cote A. P., Furukawa H., O’Keeffe M., Yaghi О. M. Colossal cages in zeolitic imidazolate frameworks as selective carbon dioxide reservoirs //Nature. 2008. V. 453. P. 207−212.
- Davis M. Ordered porous materials for emerging applications // Nature. 2002. Vol. 417. P. 813−822.
- Thomas J. M., Raja R., Sankar G., Bell R. G. Molecular-sieve catalysts for the selective oxidation of linear alkanes by molecular oxygen //Nature. 1999. Vol. 398. P. 227−230.
- Corma A. From Microporous to Mesoporous Molecular Sieve Materials and Their Use in Catalysis // Chem. Rev. 1997. Vol. 97. P. 2373 2420.i
- Svensson Т., Lewander M., Svanberg S. Laser absorption spectroscopy of water vapor confined in nanoporous alumina: wall collision line broadening and gas diffusion dynamics // Opt. Express. 2010. Vol. 18. P. 16 460−16 473.
- Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. М: ФИЗМАТЛИТ, 2007,416 с.
- Пул Ч., Оуенс Ф. Нанотехнологии. М.: Техносфера, 2005, 336 с.
- Qui M., Jiang M., Zhao Y-J., Cao P-L. Reconstruction of small Si cluster after ethylene adsorption: a full-potential linear-muffin-tin-orbital molecular-dynamics study // J. ChemPhys 1999. V. 110.1. 22. P. 10 738−10 745.
- Береснев C.A., Грязин В. И. Физика атмосферных аэрозолей. Екатеринбург: из-во Уральского университета, 2008, 227 с.
- Ulenikov O.N., Onopenko G.A., BekhterevaE.S., PetrovaT.M., Solodov A.M., Solodov A A. High resolution study of the V5 + V12 band of C2H4 // Molecular Physics. 2010. V. 108. N. 5. P. 637−647.
- Boudon V., Loete M., Rotger M., Lorono Gonzalez M.A., Didriche K., Herman M., Kapitanov V.A., Ponomarev Yu.N., Solodov A.A., Solodov A.M., PetrovaT.M. High Resolution
- Ponomarev Yu.N., Petrova Т.М., Solodov A.M., and Solodov A.A. IR spectroscopy of the structural states of ethylene in aerogel nanopores // Journal of Applied Spectroscopy. 2010. V. 77. N. 2. P. 293 295.
- СолодовА.А. Спектр поглощения этилена в нанопорах аэрогеля // Материалы VI Международной конференции студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук» Т. 1. Томск: Изд-во ТПУ, 2009. С. 230 233.
- Ponomarev Yu.N., PetrovaT.M., SolodovA.M. and SolodovA.A. IR spectroscopy of water vapor confined in nanoporous silica aerogel // Optics Express. 2010. V. 18. N. 25. P. 26 062−26 067.
- Пономарев Ю.Н., Петрова T.M., Солодов A.M., СолодовА.А. Исследование спектра поглощения воды в нанопорах аэрогеля // Материалы XVI международного симпозмума «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы». Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2009. 750 с. С. 97 99.
- Lynch J.M., Harper S.H.T. Role of substrates and anoxia in the accumulation of soil ethylene // Soil Biol. Biochem. 1980. Vol. 12. P. 363 367.
- Cook R. J, Smith A.M. Influence of water potential on production of ethylene in soil // Can. J. Microbiol. 1977. Vol. 23. P. 811 817.
- O’Donnell P.J., Calvert C., Atzorn.R., Wasternack C., Leyser H.M.O., Bowies DJ. Ethylene as a signal meditating the wound response of tomato plants // Science. 1996. Vol. 274. P. 1914−1917.
- Ott S., Zwoch I. Ethylene production by lichens // Lichenologist. 1992. Vol. 24. P. 73 -80.
- Kevers C, Vanden Driessche T, Gaspar T. An ethylene-forming system in Acetabularia mediterranea // Arch. Int. Physiol. Biochim. 1986. Vol. 94. P. 51
- Stoiber R.E., Leggett D.C., Jenkins T.F., Murrmann R.P., Rose Jr. W.I. Organic compounds in volcanic gas from Santiaguito volcano, Guatemala // Bull. Geol. Soc. Amer. 1971. Vol. 82. P. 2299−2302.
- Rudolph J., Ehhalt D.H. Measurements of C2-C5 hydrocarbons over the north Atlantic. J. Geophys. Res. 1981. Vol. 86. P. 11 959−11 964.
- Swinnerton J.W., Lamontagne R.E. Oceanic distribution of low-molecular-weight hydrocarbons // Environ. Sci. Technol. 1974. Vol. 8. P. 657 663.
- Carotti A.A., Kaiser E.R. Concentrations of twenty gaseous chemical species in the flue gas of a municipal incinerator // J. Air Pollut. Control Assoc. 1972. Vol. 22. P. 248 253.
- Doskey P.V., Porter J.A., Scheff P.A. Source fingerprints for volatile non-methane hydrocarbons // J. Air Waste Manage. Assoc. 1992. Vol. 42. P. 1437 1445.
- Foster K.R., Taylor J.S. Response of barley to ethephon: effects of rate, nitrogen and irrigation // Crop Sci. 1993. Vol. 33. P. 123 -131.
- Sawada S. Fundamental studies on dynamics of ethylene in ecosystem. I. Atmospheric ethylene concentrations in a Fagus crenata forest and above paddy fields during burning of agricultural wastes // Jap. J. Ecol. 1985. Vol. 35. P. 215 223.
- Abeles F.B. Ethylene as an air pollutant // Agricul. For. Bull. 1982. Vol: 5. P. 4 12.
- Warneck P. Chemistry of the Natural Atmosphere. Academic Press, Inc., Toronto. 1988.
- Abeles F.B., Craker L.E., Forrence L.E., Leather G.R. Fate of air pollutants: removal of ethylene, sulfur dioxide, and nitrogen dioxide by soil // Science. 1971. Vol. 173. P. 914 — 916.
- Bidleman T.F. Atmospheric processes: wet and dry deposition of organic compounds are controlled by their vapor-particle partitioning // Environ. Sci. Technol. 1988. Vol. 22. P. 361−367.
- E.B. Степанов. Методы высокочувствительного газового анализа молекул-биомаркеров в исследованиях выдыхаемого воздуха // Труды ИОФ АН. Т. 61.
- Герцберг Г. Колебательные и вращательные спектры многоатомных молекул. М.: Наука, 1949.64. http://spectra.iao.ru/
- Tan T. L., Lau S. Y., Ong P. P., Goh K. L., Teo H. H. High-Resolution Fourier Transform Infrared Spectrum of the V12 Fundamental Band of Ethylene (C2H4) // J. of Mol. Spec. 2000. Vol. 203. P. 310 313.
- Sartakov B. G., Oomens J., Reuss J., Fayt A. Interaction of Vibrational Fundamental and Combination States of Ethylene in the 3 |im Region // J. of Mol. Spec. 1997. Vol. 185. P. 31−47.
- Rotger M., Boudon V., Auwera J. V. Line positions and intensities in the V12 band of ethylene near 1450 cm"1: An experimental and theoretical study // JQSRT. 2008. Vol. 109. P. 952−962.
- Grilli R., Ciaffoni L., Hancock G., Peverall R., Ritchie G. A.D., Orr-Ewing A. J. Mid-infrared ethene detection using difference frequency generation in a quasi-phase-matched LiNb03 waveguide //Appl. Optics. 2009. Vol. 48. P. 5996 5703.
- Brewer R. J., Bruce C. W., Mater J. L. Optoacoustic spectroscopy of C2H4 at the 9- and 10-pm C120216 laser wavelengths // Appl. Optics. 1982. Vol. 21. P. 4092 4100.
- Olafsson A., Hammerich M., Henningsen J. Photoacoustic spectroscopy of C2H4 with a tunable waveguide C02 laser // Appl.- Optics. 1992. Vol. 31. P. 2657 2668.
- Bach M., Georges R., Hepp M., Herman M. Slit-jet Fourier transform infraredi-j 1spectroscopy in C2H4: cold and hot bands near 3000 cm" // Chem. Phys. Lett. 1998. Vol. 294. P. 533 537.
- Rusinek E., Fichoux H., Khelkhal M., Herlemont F., Legrand J., Fayt A. Subdoppler Study of the V7 Band of C2H4 with a CO2 Laser Sideband Spectrometer // J. of Mol. Spec. 1998. Vol. 189. P 64−73.
- Martin J.M.L., Lee T.J., Taylor P. R., Francois J.-P. The anharmonic force field of ethylene, C2H4, by means of accurate ab initio calculations // J. of Chem. Phys. 1995. Vol. 103. P. 2589−2602.
- Oomens J., Reuss J., Mellau G.Ch., Klee S., Gulaczyk I., Fayt A. The Ethylene Hot Band Spectrum near 3000 cm"1 // J. of Mol. Spec. 1996. Vol. 180. P 236 248.
- Gallaway W. S., Garker E.F. The Infra-Red Absorption Spectra of Ethylene and Tetra-Deutero-Ethylene under High Resolution // J. of Chem. Phys. 1942. Vol. 10. P. 88 97.
- Willaert F., Demaison J., Margules L., Mader H., Spanh H., Giesen T., Fayt A. The spectrum of ethylene from microwave to submillimetre-wave // Mol. Phys. 2006. Vol. 104. P. 273−292.
- Georges R., Bach M., Herman M. The vibrational energy pattern in ethylene (^СгН") // Mol. Phys. 1999. Vol. 97. P. 279−292.
- Понуровский Я.Я., Степанов E.B. Диодная лазерная спектроскопия полосы vj этилена в области 960 1030 см'1 // Оптика атмосферы и океана. 2002. № 15. С. 843 -848.
- Blanquet G.,. Bouanich J.-P, Walrand J., Lepere M. Diode-laser measurements and calculations of-broadening coefficients in the v7 band of ethylene // J. of Mol. Spec. 2005. Vol. 229. P. 198−206.
- Bouanich J.-P., Blanquet G., Walrand J., Lepere M. Нг-broadening in the V7 band of ethylene by diode-laser spectroscopy // J. of Mol. Spec. 2003. Vol. 218. P. 22 27.
- Bouanich J.-P., Blanquet G., Walrand J., Lepere M. Hydrogen-broadening coefficients in the v7 band of ethylene at low temperature // J. of Mol. Spec. 2004. Vol. 227. P. 172 -179.
- Nguyen L., Blanquet G., Dhyne M., Lepere M. Ne- and Kr-broadening coefficients in the V7 band of C2H4 studied by diode-laser spectroscopy // J. of Mol. Spec. 2009. Vol. 254. P. 94−98.
- Blanquet G., Bouanich J.-P.s Walrand J., Lepere M. Self-broadening coefficients in the v7 band of ethylene at room and low temperatures // J. of Mol. Spec. 2003. Vol. 222. P. 284 -290.
- Parkes A. M., Lindley R. E., Orr-Ewing A. J. Absorption cross-sections and pressure broadening of rotational lines in the v5+v9 band of ethene measured by diode laser cavity ring down spectroscopy // Phys. Chem. Chem. Phys. 2004. Vol. 6. P. 5313 5317.
- Georges R., Bach M., Herman M. High resolution FTIR spectroscopy using a slit jet: sampling the overtone spectrum of 12C2H4 // Mol. Phys. 1997. Vol. 90. P. 381 387.
- Bach M., Georges R., Herman M. Investigation of the fine structure in overtone absorption 12C2H4 // Mol. Phys. 1999. Vol. 97. P. 265 277.
- Duncan J. L., Ferguson A.M. Local mode and normal mode interpretations of the CH and CD stretching vibrational manifolds in C2H4 and C2D4 // J. of Chem. Phys. 1988. Vol. 89. P. 4216 4226.
- Rossi A., Buffa R., Scotony M., Bassi D., Iannotta S., Boschetti A. Optical enhancement of diode laser-photoacoustic trace gas detection by means of external Fabry-Perot cavity // Appl. Phys. Lett. 2005. Vol. 87. P. 41 110.
- Kapitanov V., Ponomarev Y. High resolution ethylene absorption spectrum between 6035 and 6210 cm-1 // Appl. Phys. В 2008. Vol. 90. P. 235−241.
- Boschetti A., Bassi D., Iacob E., Iannotta S., Ricci L., Scotoni M. Resonant photoacoustic simultaneous detection of methane and ethylene by means, of a 1.63 pm diode laser // Appl. Phys. 2002. Vol. 74. P. 273−278.
- Scotoni M., Rossi A., Bassi D., Buffa R, Iannotta S., Boschetti A. Simultaneous detection of ammonia, methane and ethylene at 1.63 pm with diode laser photoacoustic spectroscopy // Appl. Phys. B. 2006. Vol. 82. P. 495 500.
- Platz Т., Demtroder W. Sub-Doppler optothermal overtone spectroscopy of ethylene and dichloroethylene // Chem. Phys. Lett. 1998. Vol. 294. P. 397 405.
- Оптическая спектроскопия и стандарты частоты. Атомная и молекулярная спектроскопия. Под ред. Е. А. Виноградова и JI.H. Синицы. Фурье- и ОА-спектрыпоглощения этилена в диапазоне 6035 6210 см"1. Томск. Изд-во ИОА СО РАН. С. 133 — 144.
- Тонков Н.В. Фурье-спектроскопия — максимум информации за минимум времени // Соросовский образовательный журнал. 2001. Т. 7. № 1. С. 83−88.
- Мерц JI. Интегральные преобразования в оптике. Под ред. Г. В. Скроцкого. М.: Мир. 1969.184 с.
- Keppler К.А. An all-vacuum high resolution Fourier transform spectrometer with absorption pathlengths up to 352 m: acetylene spectrum at 1.4 1.7 jam. Ph.D. dissertation. Ohio State University. 1995.
- Watson J.K.G. Determination of Centrifugal Distortion Coefficients of Asymmetric-Top Molecules // J. Chem. Phys. 1967. Vol. 46. P. 1935 1949.
- Duncan J.L., Robertson G.E. Vibrational anharmonicity in ethylenic compound // J. Mol. Spectrosc. 1991. Vol. 145. P. 251−261.
- Frankenberg C., Meirink J.F., Weele M. van, Piatt U., Wagner J.T.G. Assessing methane emission from global space-borne observations // Science. 2005. V. 308. № 5724, P. 1010−1014.
- Капитанов В.А., Пономарев Ю. Н. Измерения эмиссии метана растениями в аэробных условиях лазерным метанометром // Оптика атмосферы и океана. 2006. Т. 19. № 5. С. 399−403.
- Мицель А.А., Пташник И. В., Фирсов К. М., Фомин Б. А. Эффективный метод полинейного счета пропускания поглощающей атмосферы // Оптика атмосферы и океана. 1995. Т. 8. № 10. С. 1547−1548.
- Sheppard N., Yates D.J.С. Changes in the Infra-Red Spectra of Molecules due to Physical Adsorption// Proc. R. Soc. Lond. A 1956. Vol. 238. P. 69−89.
- Wagner P. E., Somers R. M., Jenkins J. L. Line Broadening and Relaxation of Three Microwave Transitions in Ammonia by Wall and Intermolecular Collisions // J. Phys. B. 1981. Vol. 14.1.24. P. 4763—4770.
- Luijendijk S. C. M. The Effect of Wall Collisions on the Shape of Microwave Absorption. Lines // J. Phys. B. 1975. Vol. 8. P. 2995−3000.
- Coy S. L. Speed Dependence of Microwave Rotational Relaxation Rates // J. Chem. Phys. 1980. Vol. 73. P. 5531−5555.
- Somers R.M., Poehler T.O., Wagner P.E. Microwave Time Domain Fabry-Perot Emission Spectrometer//Rev. Sci. Instrum. 1975. Vol. 46. P. 719−725.
- Liu H., Hamers R.J. Stereoselectivity in Molecule-Surface Reactions: Adsorption of Ethylene on the Silicon (OOl) Surface // J. Am. Chem. Soc. 1997. Vol. 119. P. 7593−7594.
- Huang Y.-Y. Ethylene Complexes in Copper (I) and Silver (I) Y Zeolites // J. of Catalysis. 1980. Vol. 61. P. 461−476
- Bernardet V., Decrette A., Simon J.M., Bertrand O., Weber G., Bellat J.P. Experimental and simulated infrared spectroscopic studies of the interaction of ethylene on a MFI zeolite // Mol. Phys. 2004. Vol. 102. P. 1859−1870.
- Zvereva-Loete N., Ballandras A., Weber G., Rotger M., Boudon V., Simon J.-M. Experimental IR study and ab initio modelling of ethylene adsorption in a MFI-type host zeolite // Mol. Phys. 2009. Vol. 107. P. 2081 2093.
- Zhou W., Yildirim T., Durgun E., Ciraci S. Hydrogen absorption properties of metal-ethylene complexes // Phys. Rev. B. 2007. Vol. 76. P. 85 434.
- Namuangruk S., Pantu P., Limtrakul J. Investigation of Ethylene Dimerization over Faujasite Zeolite by the ONIOM Method // Chem. Phys. Chem. 2005. Vol. 6. P. 13 331 339.
- Kharzheev Yu. N. Use of Silica Aerogels in Cherenkov Counters. Phys // Part. Nucl. 2008. Vol. 39. P. 107−135
- Смирнов Б.М. Аэрогели // УФН. 1987. Т. 151. С. 733−734.
- Bostain D. A., Brenizer J. S., Norris Jr., P. M. Neutron Radioscopic Measurement of Water Adsorption Coefficients in Aerogels // Res. Nondestruct. Eval. 2002. Vol. 14. P. 47−57.