张为俊研究员团队探明氯原子与异丁烯醛大气氧化反应的化学机制

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近日，中科院合肥研究院安光所张为俊研究员团队在氯（Cl）原子引发的异丁烯醛（Methacrolein，MACR，化学分子式C4H6O）大气氧化反应研究方面取得新进展，相关论文以“基于光电离质谱检测技术的氯原子引发异丁烯醛氧化反应研究”为题在线发表在英国皇家化学学会期刊Physical Chemistry Chemical Physics上。

　　

　　添加O2前后Cl和异丁烯醛反应的光电离质谱图

　　

　　氯原子引发异丁烯醛氧化反应机理图

　　氯原子相比于大气中的其它氧化剂（OH自由基、臭氧O3等）具有更高的反应活性，随着近年来在内陆地区浓度的增加，氯引发的大气氧化过程的重要性越发显著。异丁烯醛是生物源挥发性有机物异戊二烯（C5H8）大气氧化的特征中间产物，具有较高的化学活性，其氧化降解对于大气臭氧和二次有机气溶胶的生成具有重要影响。
　　实验中，唐小锋研究员和林晓晓副研究员等人采用微波放电流动管反应器模拟大气氧化反应，结合实验室自行研制的真空紫外光电离反射式飞行时间质谱仪，在线检测氯原子引发异丁烯醛氧化过程中的反应物、中间体自由基和产物，开展了低NOx条件下氯原子与异丁烯醛的氧化反应机理研究。
　　结果表明，氯原子与异丁烯醛之间通过夺氢和加成反应分别生成C4H5O和C4H6OCl自由基，且与氧气（O2）进一步反应生成C4H5OO2 和 C4H6OClO2过氧自由基。在低氮氧化物（NOx，NO和NO2）条件下，过氧自由基继续与自身以及HO2自由基发生双分子反应，产生C4H5OO、C3H5OCl、C4H6OClO2H等产物。通过关键产物的动力学实验，结合高精度理论计算分析，获得了氯原子与异丁烯醛氧化反应详细的化学机制，有助于理解异丁烯醛在大气中的化学行为。
　　本文研究工作得到了国家自然科学基金、中科院国际合作重点项目和合肥大科学中心重点研发项目课题的经费支持。
　　文章链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/CP/D2CP02101C
          文章来源：合肥研究院
       张为俊，中国科学院安徽光学精密机械研究所研究员，中国科学技术大学双聘教授，博士生导师，安徽省光学学会副理事长、光物理光化学专业委员会主任。曾任中科院安徽光机所副所长和所学术委员会主任（2005-2014）。1984年毕业于中国科技大学近代物理系，1987年和1991年在中科院安徽光机所分别获得理学硕士和博士学位。