三体混合溶液微观结构和动力学的拉曼光谱研究

In this proposal, we use polarized Raman spectroscopy and some novel Raman spectral analyses to study the micro- structure and dynamics of organic compound/non-organic salts/water mixtures. We will systematically compare the differences between the Raman spectra of binary and triple mixtures, and also influences of concentration and temperature on the Raman spectra. From these spectral analyses and the help of quantum chemistry calculation and molecular dynamics simulations, we will study the complex inter-molecular interactions and the micro-structures. Especially, we will study the interactions between organic compounds and ions, and how the ions control the inter-molecule interactions in organic compounds, and the differences of the inter-molecule interactionsions for different ions. Through this proposal, we hope to understand the complex intermolecular interactions and the micro-structures in some triple-mixture solutions.

本项目拟利用偏振拉曼光谱和一些自己发展的偏振拉曼光谱分析方法，研究有机物/无机盐/水三体混合溶液的微观结构和动力学。通过系统地分析二体混合溶液和三体混合溶液的光谱差别，以及浓度、温度对溶液光谱的影响，结合量子化学计算和分子动力学模拟，获取三体混合溶液中复杂的分子间相互作用，以及这些相互作用对溶液微观结构的影响。项目将着重研究水溶液中有机物和离子的相互作用、离子对有机物-有机物相互作用的调控，以及不同离子在这些相互作用中的差别。通过本项目的研究，希望可以给出三体混合溶液中复杂的分子相互作用及其微观结构的物理化学图像。

本项目中心内容是利用偏振拉曼光谱和一些自己发展的偏振拉曼光谱分析方法，研究有机物/无机盐/水三体混合溶液的微观结构和动力学，通过系统地分析二体混合溶液和三体混合溶液的光谱差别，以及浓度、温度对溶液光谱的影响，结合量子化学计算和分子动力学模拟，获取三体混合溶液中复杂的分子间相互作用，以及这些相互作用对溶液微观结构的影响。我们先后开展了甲醇/水溶液、正丙醇/水溶液等体系C-H伸缩振动区域拉曼光谱的深入研究，发现一些新的光谱结构；通过分析这些光谱新结构，我们发展了一种能够表征乙醇/水、正丙醇等醇类水溶液中分子构象/同分异构的新探针；然后，我们发展了新的拉曼光谱分析方法，即溶液的拉曼除谱方法，该方法是将混合水溶液的拉曼光谱除以纯水的光谱，它可以分析溶质的加入对原溶液分子结构的影响，进而获得在二体溶液中加入溶质形成的三体混合溶液中复杂的分子间相互作用；通过测量分析系列盐/水溶液的拉曼光谱的除谱，得到这些盐离子水合层光谱，进而得到盐离子与水分子间相互作用信息；利用此方法，我们还研究了强电解质溶液中离子的聚集；并通过光谱全局拟合的方法得到非氘代丙酮、四氢呋喃、乙醚的水溶液有机物水溶液的水合层光谱，得到第一水合层水分子数，从而得到有机物水溶液微观结构方面的信息。项目发表SCI论文14篇，会议论文10篇，培养硕士毕业生5名，博士毕业生5名。