利用真空FTIR比较研究油酸薄膜和油酸包覆粉煤灰分别与臭氧的非均相化学反应动力学

摘要：

气溶胶老化是目前大气颗粒物物理化学领域的研究热点之一。通过真空型傅里叶红外光谱仪原位观测并对比了油酸(OA)薄膜和油酸包覆粉煤灰两种样品分别与臭氧发生的化学反应动力学，并评估了其中粉煤灰在非均相化学反应中所起到的作用。除了指纹区特征峰的不同，在反应前纯油酸薄膜和纯油酸包覆粉煤灰样品的主要红外特征吸收峰是相似的。当两种样品分别处于20 ppm 臭氧浓度、室温和干燥的反应环境中，—CH 的特征吸收峰(3050 cm-1)强度降低而—OH 伸缩振动特征峰(3430 cm-1)强度增加。此外，随着臭氧氧化反应的进行，处于1710cm-1的羧酸 C—O 伸缩振动特征峰强度下降，反之，产物酯类物质的伸缩振动特征峰在1740 cm-1出现并增强。通过红外光谱的变化趋势能够得到两组样品的 OA 成分在反应中逐步消耗并转化为含有羟基和酯类官能团的产物。通过位于1740 cm-1处的 C—O 特征峰的变化能够得到准一级反应速率常数Kapp和摄取系数γ。粉煤灰样品的准一级反应速率常数大体是油酸薄膜反应体系的两倍。对于比表面积，粉煤灰样品要大于油酸薄膜，而两种反应体系的臭氧浓度一致，油酸薄膜和油酸包覆粉煤灰的γ值分别为(2.70±0.11)×10-4和(3.70±0.13)×10-4。较大的催化表面积和较快的催化效率是导致粉煤灰样品较油酸薄膜反应快的原因。由此证明了当粉煤灰与不饱和有机酸结合并处在臭氧氧化环境中时会常易促进二次有机气溶胶的形成。

关键词：非均相反应动力学、油酸、粉煤灰、臭氧、真空傅里叶红外光谱仪

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分类号：O657.3(分析化学)

资助基金：supported by the National Natural Science Foundational of China 41175119,21373026,21473009

在线出版日期：2016-06-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：1576-1580