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儀器網(wǎng) 技術(shù)前沿】近日,中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院安光所基礎(chǔ)科學(xué)研究中心的研究團隊利用同步
輻射真空紫外光電離
質(zhì)譜技術(shù)在過氧自由基(RO2)的同分異構(gòu)體檢測研究中取得進展。研究成果英國皇家
化學(xué)學(xué)會出版的期刊Chemical Communications上發(fā)表。
該研究團隊在2019年1月初就已經(jīng)在真空紫外光電離質(zhì)譜技術(shù)及自由基反應(yīng)動力學(xué)應(yīng)用研究中實現(xiàn)突破,進一步發(fā)展了真空紫外光電離質(zhì)譜技術(shù),并通過使用同步輻射作為電離光源,實現(xiàn)了自由基反應(yīng)物種的全面檢測,同時采用光電離效率譜高效區(qū)分了同分異構(gòu)體。近期的研究成果在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了過氧自由基同分異構(gòu)體的在線檢測。
大氣中的自由基作為作為反應(yīng)中間體,在大氣氧化過程中起著關(guān)鍵作用自由基會與人為排放的揮發(fā)性有機物發(fā)生氧化,再與氮氧化物發(fā)生反應(yīng),生成臭氧和二次氣溶膠,對臭氧污染和顆粒物污染起到“核心”作用。大氣中的自由基種類較多,其中較為重要的有羥基自由基(-OH)和過氧烷基自由基(RO2-)等。
過氧自由基(RO2)及其它自由基在大氣中的濃度低、壽命短、化學(xué)活性強,而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜,有多種同分異構(gòu)體,因此檢測難度很大。開展自由基研究對于揭示大氣氧化性和污染成因等具有重要意義。而首先要做的就是突破自由基檢測難題,全面檢測自由基反應(yīng)物種(反應(yīng)物、瞬態(tài)中間體和反應(yīng)產(chǎn)物等),并區(qū)分出具有不同結(jié)構(gòu)的同分異構(gòu)體。
安光所的研究團隊在已有的利用同步輻射真空紫外光電離質(zhì)譜檢測自由基的研究成果基礎(chǔ)上,與與法國SOLEIL國家實驗室、皮埃爾和瑪麗居里大學(xué)開展合作,通過建立微波放電流動管反應(yīng)裝置,開展大氣RO2化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)研究。
同步輻射真空紫外光電離是一種單光子電離技術(shù)。由于同步輻射光的高光通量及高亮度特性使得真空紫外光電離技術(shù)有很高的靈敏度,即使RO2濃度很低也可以檢測。研究人員通過改變光子能量,檢測R自由基的電離能、R離子碎片的出現(xiàn)勢,根據(jù)其能量不同,區(qū)分R自由基的電離和RO2離子的解離過程,實現(xiàn)對RO2的有效檢測。
同時,研究人員還利用同步輻射光的連續(xù)可調(diào)性結(jié)合光電離效率曲線能夠區(qū)分各種同分異構(gòu)體的特點,通過掃描同步輻射光子能量,測量獲得具有質(zhì)量選擇的超高分辨光電子譜,結(jié)合高精度的量子化學(xué)理論計算,準確辨認出丙基過氧自由基的同分異構(gòu)體以及旋轉(zhuǎn)構(gòu)象體等。
以臭氧為代表的“二次污染”是未來幾年我國大氣污染治理的重點,揮發(fā)性有機物與氮氧化物作為臭氧污染的前體物自然是大氣監(jiān)測的重要對象,但自由基也是不容忽視的關(guān)鍵。為了更深入地開展大氣污染研究,解決大氣污染問題,自由基檢測是必須發(fā)展的技術(shù)。我國的自由基技術(shù)正在一步一個腳印地向前發(fā)展,相信將在未來的大氣治理中發(fā)揮出巨大的作用。
資料來源:合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
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