近日，中科院合肥研究院安光所張為俊研究員團隊在硫酸同步輻射光電離質譜研究方面取得新進展，相關成果在線發表于英國皇家化學學會出版的化學類期刊Physical Chemistry Chemical Physics 上。
硫酸分子（H2SO4）具有飽和蒸汽壓低的特點，是大氣中新粒子生成的關鍵前驅物，在氣溶膠和云的形成過程扮演重要的角色。在新粒子成核初始過程中，氣相硫酸分子容易形成水合物，即一個或幾個硫酸分子與水分子之間通過氫鍵等相互作用力形成硫酸和水的分子團簇，開展硫酸和硫酸-水分子團簇的光譜和結構研究對于揭示新粒子成核機理等具有重要意義。
課題組唐小鋒研究員和林曉曉助理研究員等與法國SOLEIL實驗室開展國際合作，通過分子束制備氣相硫酸分子和硫酸-水分子團簇，以同步輻射光作為電離源，結合先進的光電子光離子符合技術，獲得了硫酸分子和硫酸-水分子團簇的光電離質譜和高分辨閾值光電子譜。結合高精度的量子化學理論計算，對閾值光電子譜進行了標定，獲得了硫酸分子及其團簇的電離能和振動頻率等基本數據和結構信息。
結果表明，硫酸分子存在有順式和反式兩種轉動構象體結構，實驗測得兩個轉動構象體的絕熱電離能分別為 11.684 ± 0.005 和 11.632 ± 0.006 eV，與高精度理論計算的結果吻合。同時，隨著光子能量的增加，硫酸分子離子會解離成HSO
3+和OH碎片，實驗上精確測量獲得碎片出現勢為
eV，且通過熱化學循環獲得了H
2SO
4+和HSO
3+的生成焓。目前，硫酸-水分子團簇的光譜和結構數據還在進一步分析之中。
本文研究工作得到了國家自然科學基金、中科院國際合作重點項目和合肥大科學中心重點研發項目課題的經費支持。
文章鏈接： https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/cp/d1cp05237c
具有質量選擇的高分辨閾值光電子能譜和光電離效率譜
硫酸分子轉動構象體、HSO3分子及其離子的結構圖
