近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院安徽光學(xué)精密機械研究所基礎(chǔ)科學(xué)研究中心研究員張為俊課題組在過氧自由基（RO₂）的同分異構(gòu)體檢測研究中取得進展。相關(guān)研究成果以Identifying isomers of peroxy radicals in the gas phase: 1-C₃H₇O₂ vs 2-C₃H₇O₂為題，在線發(fā)表在Chemical Communications上。

RO₂是大氣氧化反應(yīng)中重要的中間體，在大氣復(fù)合污染形成過程中扮演關(guān)鍵角色，其與NO_x（NO和NO₂）和HO_x（HO₂和OH）等之間的反應(yīng)與大氣中臭氧及二次有機氣溶膠的生成密切相關(guān)。大氣RO2種類多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如何在線檢測出不同種類的RO₂并區(qū)分其同分異構(gòu)體具有技術(shù)挑戰(zhàn)性。

張為俊課題組的副研究員唐小鋒與法國SOLEIL國家實驗室、皮埃爾和瑪麗居里大學(xué)（Université Pierre et Marie Curie）開展國際合作，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，結(jié)合同步輻射真空紫外光電離符合質(zhì)譜技術(shù)，實現(xiàn)了自由基反應(yīng)關(guān)鍵物種（包括反應(yīng)物、自由基和產(chǎn)物）的全面、在線檢測。

RO2電離生成的分子離子一般不具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，會解離生成R自由基離子碎片和氧氣，這是其光電離檢測的難點。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，實現(xiàn)對RO2的有效檢測。

研究人員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)理論計算，準確辨認出丙基過氧自由基的1-C₃H₇O₂和2-C₃H₇O₂同分異構(gòu)體，以及它們的G、G₁T₂、G₁G₂和G₁’G₂等旋轉(zhuǎn)構(gòu)象體，為深入研究大氣過氧自由基化學(xué)反應(yīng)提供了重要數(shù)據(jù)和檢測方法。

研究工作得到國家自然科學(xué)基金委重大研究計劃重點項目、面上項目和中科院國際合作重點項目的支持。

論文鏈接

圖1.光電離質(zhì)譜實現(xiàn)反應(yīng)物、中間體及產(chǎn)物的全面檢測

圖2.丙基過氧自由基的結(jié)構(gòu)及其高分辨光電子譜

圖3.高分辨光譜實現(xiàn)過氧自由基同分異構(gòu)體及其旋轉(zhuǎn)構(gòu)象體的檢測區(qū)分