氮气、氧气和空气水合物的合成及其拉曼光谱特征.doc

氮气、氧气和空气水合物的合成及其拉曼光谱特征 第２２卷第３期２００８年６月 现代地质 ＧＥＯＳＣＩＥＮＣＥ ＶｏＬ２２Ｎｏ．３ ＪＵｒＬ２００８ 氦气、氧气和空气水合物的合成及其拉曼光谱特征 刘昌岭１，业渝光１，卢海龙２，Ｒｉｐｍｅｓｓｔｅｒ （１．青岛海洋地质研究所，山东青岛２６６０７１；２．Ｓｔｅａｅｉｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ＡＪｏｈｎ２ ｆｏｒＭｏｌｅｃｕｌａｒＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＮａｔｉｏｎａｌＲｅｓｅａｗｈ ＣｏｕｎｃｉｌＣａｎａｄａ，ＯｎｔａｒｉｏＯｔｔａｗａＫ１ＡＯＲ６） 摘要：在一２０和不同的压力下，在实验室内分别合成了氮气水合物（１６ＭＰａ）、氧气水合物（１３ＭＰａ）和空气水合物（１５ＭＰａ），并对其Ｎ—Ｎ和ｏ～ｏ键伸缩振动的拉曼光谱特征进行了研究。结果表明，人工合成的水合物中的Ｎ—Ｎ和０—０键的拉曼位移与天然的空气水合物中的数据十分接近。在氮气水合物和空气水合物中，Ｎ—Ｎ键的拉曼峰值均为 ２３２２．４ ｃｍ～；０—０键的拉曼峰值在氧气水合物和空气水合物保持一致，均为１ ５４７．８ ｃｍ～。空气水合物分解的拉曼 谱图表明，它不是氮气水合物和氧气水合物组成的混合物，而是由氮分子和氧分子共同生成的单一水合物，氮分子和氧分子同时进入水合物的大笼和小笼中。与空气中的氮、氧比例相比，水合物中氧分子明显富集，氮分子和氧分子的比例为２．４：１。 关键词：氮气水合物；氧气水合物；空气水合物；激光拉曼光谱 中图分类号：０６２１；Ｐ＂／３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—８５２７（２００８）０３—０４８０—０５ ＦｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＲａｍａｎＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ．ｏｆＮｉｔｒｏｇｅｎ，ＯｘｙｇｅｎａｎｄＡｉｒＨｙｄｒａｔｅｓ （１．供咖ｌｎｓｔ／ｔｕｔｅ ＬＩＵＣｈａｎｇ—ｌｉｎ９１，ＹＥＹｕ．ｇｕａｎ９１，ＬＵＨａｉ．１０ｎ９２，ＲｉｐｍｅｓｓｔｅｒＡＪｏｈｎ２ ｏｆＭａｒ／ｈｅ Ｇｅｏｆｏｇｙ，Ｑ％ｄａｏ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ ２６６０７１，Ｃｈｉｎａ；２．￥ｔｅａｃｉｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒＭｏｌｅｃｕｌａｒ＆ｉｔｍ， Ｎａｔ／ｏｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＣｏｕｎｔ／／Ｃａｎａｄａ，Ｏｎｔａｒ／ｏＯｔｔａｗａ ＫＩＡＯＲ６。白，ｌ础） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｎｉｔｒｏｇｅｎｈｙｄｒａｔｅ，ｏｘｙｇｅｎｈｙｄｒａｔｅａｎｄａｉｒｈｙｄｒａｔｅｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄａｔ１６ＭＰａ，１３ＭＰａａｎｄ１５ＭＰａ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｔ一２０ｉｎｌａｂｏｒａｔｏｒｙ．ＴｈｅＬａｓｅｒＲａｍａｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｗａｓｕｓｅｄｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆ Ｎ—Ｎ ａｎｄ Ｏ—Ｏ ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｓｅ ａｒｅ ｓａｍｐｌｅｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔＲａｍａｎｓｈｉｆｔｓｏｆ Ｎ—ＮａｎｄＯ—Ｏ ｉｎｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｓａｍｐｌｅｓ ｖｅｒｙｓｉｍｉｌａｒｔｏｔｈｏｓｅｉｎｎａｔｕｒａｌｓａｍｐｌｅｓ．ＴｈｅＲａｍａｎｐｅａｋｏｆＮ２ ｐｅａｋｏｆ０２ａｔ ｉｓｏｂｓｅｒｖｅｄａｔ２，３２２．４ｃｍ～ｂｏｔｈ ｉｎｎｉｔｒｏｇｅｎ ｈｙｄｒａｔｅａｎｄｉｎａｉｒｈｙｄｒａｔｅ，ｗｈｉｌｅｔｈｅＲａｍａｎ Ｒａｍａｎ １，５４７．８ｃｍ一”ｉｎｏｘｙｇｅｎｈｙｄｒａｔｅａｎｄａｉｒｔｉｏｎｓｕｇｇｅｓｔｔｈａｔａｉｒｈｙｄｒａｔｅｉｓｔｒｏｇｅｎｈｙｄｒａｔｅ ａ ｈｙｄｒａｔｅ．Ｔｈｅｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ ｏｎ ａｉｒｈｙｄｒａｔｅｄｉｓｓｏｃｉａ－ ｕｎｉｔｃｌａｔｈｒａｔｅｗｉｔｈＮ２ａｎｄ０２鹊ｇｕｅｓｔｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，ｒａｔｈｅｒｔｈａｎｍｉｘｔｕｒｅｏｆｐｕｒｅｎｉ— Ｎ２ａｎｄ０２ｍｏｌｅｃｕｌｅｓｓｅｅｍｔｏｏｃｃｕｐｙｂｏｔｈｔｈｅｌａｒｇｅａｎｄｓｍａｌｌｃａｇｅｓｏｆ ａｎｄ ｏｘｙｇｅｎ ｈｙｄｒａｔｅ．Ｔｈｅ ａｉｒｈｙｄｒａｔｅｔｏｇｅｔｈｅｒ．ＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅＮ／Ｏｒａｔｉｏｉｎａｉｒ，０２ｍｏｌｅｃｕｌｅｉｓｓｈｅｄａｉｒｈｙｄｒａｔｅｗｉｔｈＮ２／０２ｒａｔｉｏｏｆ２．４：１． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｉｔｒｏｇｅｎｈｙｄｒａｔｅ；ｏｘｙｇｅｎｈｙｄｒａｔｅ；ａｉｒｈｙｄｒａｔｅ；ＬａｓｅｒＲａｍａｎ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｅｎｒｉｃｈｅｄｉｎｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｏ ７１言 喜笏？翼凳曹喜套鬻篙０署薹蠹酱 气体水合物是在一定的温度和压力下由水和型（ＳＩ、ＳＩＩ和ＳＨ）。生成何种类型的水合物主要 收稿日期：２００７—１２—２９；改回日期：２００８一０４