行業(yè)資訊
中科院大連化學(xué)物理研究所研究揭示二氧化硫氣溶膠的微觀結(jié)構(gòu)演化機(jī)制
近日，中科院大連化學(xué)物理研究所國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員江凌和副研究員張兆軍等利用自主研制的、基于大連相干光源的中性團(tuán)簇紅外光譜實(shí)驗(yàn)裝置，發(fā)現(xiàn)了二氧化硫水合團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)演化機(jī)制，為理解二氧化硫氣溶膠成核機(jī)理提供了新的思路。相關(guān)研究成果發(fā)表于《物理化學(xué)快報(bào)》。
大氣環(huán)境中的污染分子與水、氧氣等發(fā)生作用和化學(xué)反應(yīng)時(shí)，污染分子將會(huì)生成各種氣溶膠顆粒，并逐漸成長(zhǎng)為霧霾。從分子形成大氣團(tuán)簇是氣溶膠成核的關(guān)鍵步驟，精確測(cè)量大氣團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)及其動(dòng)態(tài)變化對(duì)于揭示霧霾的形成機(jī)制具有指導(dǎo)意義。然而，大氣團(tuán)簇的數(shù)量密度低、壽命短、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其實(shí)驗(yàn)研究非常困難，往往需要采用高靈敏、高時(shí)間分辨以及對(duì)結(jié)構(gòu)敏感的譜學(xué)等探測(cè)方法進(jìn)行研究。
本工作中，江凌和李剛等利用自主研制的、基于大連相干光源的中性團(tuán)簇紅外光譜實(shí)驗(yàn)裝置，測(cè)得了質(zhì)量選擇的中性二氧化硫水合團(tuán)簇SO2(H2O)n (n = 1-16) 的紅外光譜。隨后，張東輝院士和張兆軍等利用自行發(fā)展的全維勢(shì)能面動(dòng)力學(xué)理論方法，計(jì)算了這些團(tuán)簇的各種結(jié)構(gòu)和紅外光譜，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)驗(yàn)的高度吻合。研究結(jié)果表明，二氧化硫與一個(gè)水分子形成了三明治結(jié)構(gòu)，與兩個(gè)或三個(gè)水分子形成了二維環(huán)狀結(jié)構(gòu)，與四個(gè)水分子形成了三維籠形結(jié)構(gòu)。并且，二氧化硫傾向于在大尺寸水團(tuán)簇的表面上進(jìn)行結(jié)合。由于氣溶膠成核以及生長(zhǎng)過(guò)程中存在不同尺寸的液滴，水合團(tuán)簇會(huì)影響二氧化硫的親電性質(zhì)和反應(yīng)活性位點(diǎn)。
該項(xiàng)成果有助于闡明污染物分子是如何一步步成長(zhǎng)為團(tuán)簇，以此來(lái)幫助人們更好地理解霧霾的形成機(jī)理。
相關(guān)論文信息：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.2c01472
