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真空紫外光電離質(zhì)譜技術(shù)應(yīng)用研究獲進(jìn)展

2020-12-23 14:31:42來源：儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：質(zhì)譜閱讀量：7455

　　【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(tuán)隊(duì)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(jìn)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(tuán)隊(duì)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(shí)現(xiàn)突破，進(jìn)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(shí)現(xiàn)了自由基反應(yīng)物種的全面檢測，同時(shí)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(shí)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(jī)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(qiáng)，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(tuán)隊(duì)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(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)對RO2的有效檢測。

　　同時(shí)，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(diǎn)，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(jì)算，準(zhǔn)確辨認(rèn)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(diǎn)，揮發(fā)性有機(jī)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(gè)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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