【中國科學報】大氣中硫酸氫銨形成機理有新解

2020-12-05 中國科學院

【中國科學報】大氣中硫酸氫銨形成機理有新解

對霧霾顆粒形成有重要作用

2016-02-22 中國科學報 楊保國

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  近日,中國科學技術大學教授曾曉成和美國化學學會前主席Joseph Francisco院士研究組合作,通過第一性原理分子動力學模擬研究,發現了硫酸氫銨在大氣中一種全新的形成機制。2月17日,該成果發表在《美國化學會志》上,並被美國化學學會《化學與工程新聞》選為科學焦點報導。

  銨鹽——氨與酸反應生成的由銨離子和酸根離子構成的離子化合物,如硫酸銨(硫酸氫銨的後續物),是PM2.5霧霾顆粒的重要組成成分。對於硫酸銨在大氣中的形成,傳統觀點認為,三氧化硫先與水反應形成硫酸,再進一步與氨氣反應產生硫酸銨。

  在最新研究中,曾曉成和Francisco小組首次發現,氨氣可直接參與到三氧化硫與水的反應中。他們在模擬中直接觀測到氨氣分子和三氧化硫分子在水團簇中自發反應形成硫酸氫銨的過程。 通過進一步研究,他們確認了反應路徑,發現三分子水團簇中第三個水分子的存在有助於環狀結構的形成,而該環狀結構能將反應能壘(化學反應過程中必須超過的能量,有如跨欄中的欄高)降至幾近為零,從而大大增加了硫酸氫銨在大氣水團簇中的形成速度。他們在納米水滴表面也觀測到同樣的反應機理。

  這種反應機理的發現,表明氨氣可直接參與並加速大氣中硫酸氫銨及硫酸銨的形成,從而對大氣中霧霾顆粒的形成起到重要作用。

  (原載於《中國科學報》 2016-02-22 第1版 要聞)

  近日,中國科學技術大學教授曾曉成和美國化學學會前主席Joseph Francisco院士研究組合作,通過第一性原理分子動力學模擬研究,發現了硫酸氫銨在大氣中一種全新的形成機制。2月17日,該成果發表在《美國化學會志》上,並被美國化學學會《化學與工程新聞》選為科學焦點報導。
  銨鹽——氨與酸反應生成的由銨離子和酸根離子構成的離子化合物,如硫酸銨(硫酸氫銨的後續物),是PM2.5霧霾顆粒的重要組成成分。對於硫酸銨在大氣中的形成,傳統觀點認為,三氧化硫先與水反應形成硫酸,再進一步與氨氣反應產生硫酸銨。
  在最新研究中,曾曉成和Francisco小組首次發現,氨氣可直接參與到三氧化硫與水的反應中。他們在模擬中直接觀測到氨氣分子和三氧化硫分子在水團簇中自發反應形成硫酸氫銨的過程。 通過進一步研究,他們確認了反應路徑,發現三分子水團簇中第三個水分子的存在有助於環狀結構的形成,而該環狀結構能將反應能壘(化學反應過程中必須超過的能量,有如跨欄中的欄高)降至幾近為零,從而大大增加了硫酸氫銨在大氣水團簇中的形成速度。他們在納米水滴表面也觀測到同樣的反應機理。
  這種反應機理的發現,表明氨氣可直接參與並加速大氣中硫酸氫銨及硫酸銨的形成,從而對大氣中霧霾顆粒的形成起到重要作用。
  (原載於《中國科學報》 2016-02-22 第1版 要聞)

列印 責任編輯:侯茜

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