Стимулированная электроном сонохемилюминесценция Ce³⁺ в жидком аммиаке

Впервые рассмотрены явления излучения света при сонолизе жидкого аммиака и растворов в нем солей церия и серебра при –70 °С. Обнаружена дополнительная к известному для жидкостей континууму пузырькового свечения (240—800 нм в аммиаке) полоса люминесценции Се³⁺ с максимумом 400 нм в спектре генерируемой действием ультразвука однопузырьковой сонолюминесценции в режиме движения для раствора 5 * 10^–4 моль/л Се(SO₄)₂ в аммиаке. Данная полоса тушится в присутствии AgNO₃ в растворе, что свидетельствует о подавлении Ag⁺ акцептором электрона, вероятной реакции сонохемилюминесценции Ce⁴⁺ + e_s^– →η(Ce³⁺)* + (1 – η)Ce³⁺, (Ce3+)*→Ce³⁺ + hν, ответственной за обнаруженное свечение Се³⁺. Концентрация Се⁴⁺ в растворе падает при его восстановлении по данной реакции и интенсивность сонохемилюминесценции в полосе Се³⁺ уменьшается по ходу сонолиза, однако выходит на постоянный уровень через несколько минут после его начала. Это объясняется достижением динамического равновесия между скоростями реакций восстановления и окисления ионов церия: Се⁴⁺→Се³⁺ и Се³⁺→Се⁴⁺. Одноэлектронным окислителем в последней реакции предположительно является радикал NH₂ — еще один, кроме e_s^– , первичный продукт сонолиза аммиака. Образование Се³⁺ при сонолизе раствора Се(SO₄)₂ подтверждено регистрацией в нем фотолюминесценции Се³⁺. Выход возбуждения в реакции сонохемилюминесценции η = 2 * 10^–6. 

1. М. А. Маргулис. Успехи физ. наук, 170, № 3 (2000) 263—287 [M. A. Margulis. Physics Uspekhi, 43 (2000) 259—282]

2. D. F. Gaitan, L. A. Crum, C. C. Church, R. A. Roy. J. Acoust. Soc. Am., 91 (1996) 3166—3183

3. K. Negishi. J. Phys. Soc. Jap., 16 (1961) 1450

4. H. N. Mcmurray, B. P. Wilson. J. Phys. Chem. A, 103 (1999) 3955—3962

5. Sh. Hatanaka, H. Mitome, K. Yasui, Sh. Hayashi. J. Am. Chem. Soc., 124 (2002) 10250—10254

6. D. Sunartio, K. Yasui, T. Tuziuti, T. Kozuka, Y. Iuda, M. Ashokkumar, F. Grieser. Chem. Phys. Chem., 8 (2007) 2331

7. S. Kulmala, T. Ala-Kleme, M. Latva, K. Haapakka, A. Hakanen. J. Chem. Soc., Faraday Trans., 92 (1996) 2529—2533

8. G. L. Sharipov, A. M. Abdrakhmanov, B. M. Gareev, L. R. Yakshembetova. Ultrason. Sonochem., 42 (2018) 526—531

9. G. L. Sharipov, L. R. Yakshembetova, A. M. Abdrakhmanov, B. M. Gareev. Ultrason. Sonochem., 58 (2019) 104674

10. G. L. Sharipov, B. M. Gareev, K. S. Vasilyuk, D. I. Galimov, A. M. Abdrakhmanov. Ultrason. Sonochem., 70 (2021) 105313

11. G. L. Sharipov, B. M. Gareev, K. S. Vasilyuk, D. I. Galimov, A. M. Abdrakhmanov. J. Lumin., 246 (2022) 118859

12. А. К. Пикаев. Современная радиационная химия. Радиолиз газов и жидкостей, Москва, Наука (1986)

13. B. M. Gareev, A. M. Abdrakhmanov, G. L. Sharipov. Appl. Spectrosc., 76 (2022) 1375—1380

14. D. Radziuk, H. Mohwald, K. Suslick. Phys. Chem. Chem. Phys., 16 (2014) 3534

15. H. Xu, N. C. Eddingsaas, K. S. Suslick. J. Am. Chem. Soc., 131 (2009) 6060—6061

16. R. Hiller, S. J. Putterman, B. P. Barber. Phys. Rev. Lett., 69, N 8 (1992) 1182—118423

17. C. D. Jonah, M. S. Matheson, D. Meisel. J. Am. Chem. Soc., 100, N 5 (1978) 1449—1456

18. Н. С. Полуэктов, Л. И. Кононенко, Н. П. Ефрюшина, С. В. Бельтюкова. Спектрофотометрические и люминесцентные методы определения лантанидов, Киев, Наукова думка (1989)