科學(xué)島團隊探明氯原子與異丁烯醛大氣氧化反應(yīng)的化學(xué)機制
近日，中科院合肥研究院安光所張為俊研究員團隊在氯
（Cl）原子引發(fā)的異丁烯醛（Methacrolein，MACR，化學(xué)分子式C4H6O）大氣氧化反應(yīng)研究方面取得新進展，相關(guān)論文以“基于光電離質(zhì)譜檢測技術(shù)的氯原子引發(fā)異丁烯醛氧化反應(yīng)研究”為題在線發(fā)表在英國皇家化學(xué)學(xué)會期刊Physical Chemistry Chemical Physics上。
氯原子相比于大氣中的其它氧化劑（OH自由基、臭氧O3等）具有更高的反應(yīng)活性，隨著近年來在內(nèi)陸地區(qū)濃度的增加，氯引發(fā)的大氣氧化過程的重要性越發(fā)顯著。異丁烯醛是生物源揮發(fā)性有機物異戊二烯（C5H8）大氣氧化的特征中間產(chǎn)物，具有較高的化學(xué)活性，其氧化降解對于大氣臭氧和二次有機氣溶膠的生成具有重要影響。
實驗中，唐小鋒研究員和林曉曉副研究員等人采用微波放電流動管反應(yīng)器模擬大氣氧化反應(yīng)，結(jié)合實驗室自行研制的真空紫外光電離反射式飛行時間質(zhì)譜儀，在線檢測氯原子引發(fā)異丁烯醛氧化過程中的反應(yīng)物、中間體自由基和產(chǎn)物，開展了低NOx條件下氯原子與異丁烯醛的氧化反應(yīng)機理研究。
結(jié)果表明，氯原子與異丁烯醛之間通過奪氫和加成反應(yīng)分別生成C4H5O和C4H6OCl自由基，且與氧氣（O2）進一步反應(yīng)生成C4H5OO2 和 C4H6OClO2過氧自由基。在低氮氧化物（NOx，NO和NO2）條件下，過氧自由基繼續(xù)與自身以及HO2自由基發(fā)生雙分子反應(yīng)，產(chǎn)生C4H5OO、C3H5OCl、C4H6OClO2H等產(chǎn)物。通過關(guān)鍵產(chǎn)物的動力學(xué)實驗，結(jié)合高精度理論計算分析，獲得了氯原子與異丁烯醛氧化反應(yīng)詳細(xì)的化學(xué)機制，有助于理解異丁烯醛在大氣中的化學(xué)行為。
本文研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、中科院國際合作重點項目和合肥大科學(xué)中心重點研發(fā)項目課題的經(jīng)費支持。
添加O2前后Cl和異丁烯醛反應(yīng)的光電離質(zhì)譜圖
氯原子引發(fā)異丁烯醛氧化反應(yīng)機理圖
