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儀器網 技術前沿】近日，中國科學院合肥物質科學研究院安光所基礎科學研究中心的研究團隊利用同步
輻射真空紫外光電離
質譜技術在過氧自由基(RO2)的同分異構體檢測研究中取得進展。研究成果英國皇家
化學學會出版的期刊Chemical Communications上發表。
該研究團隊在2019年1月初就已經在真空紫外光電離質譜技術及自由基反應動力學應用研究中實現突破，進一步發展了真空紫外光電離質譜技術，并通過使用同步輻射作為電離光源，實現了自由基反應物種的全面檢測，同時采用光電離效率譜高效區分了同分異構體。近期的研究成果在此基礎上實現了過氧自由基同分異構體的在線檢測。
大氣中的自由基作為作為反應中間體，在大氣氧化過程中起著關鍵作用自由基會與人為排放的揮發性有機物發生氧化，再與氮氧化物發生反應，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、化學活性強，而且結構復雜，有多種同分異構體，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物種(反應物、瞬態中間體和反應產物等)，并區分出具有不同結構的同分異構體。
安光所的研究團隊在已有的利用同步輻射真空紫外光電離質譜檢測自由基的研究成果基礎上，與與法國SOLEIL國家實驗室、皮埃爾和瑪麗居里大學開展合作，通過建立微波放電流動管反應裝置，開展大氣RO2化學反應動力學研究。
同步輻射真空紫外光電離是一種單光子電離技術。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離子碎片的出現勢，根據其能量不同，區分R自由基的電離和RO2離子的解離過程，實現對RO2的有效檢測。
同時，研究人員還利用同步輻射光的連續可調性結合光電離效率曲線能夠區分各種同分異構體的特點，通過掃描同步輻射光子能量，測量獲得具有質量選擇的超高分辨光電子譜，結合高精度的量子化學理論計算，準確辨認出丙基過氧自由基的同分異構體以及旋轉構象體等。
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，揮發性有機物與氮氧化物作為臭氧污染的前體物自然是大氣監測的重要對象，但自由基也是不容忽視的關鍵。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展的技術。我國的自由基技術正在一步一個腳印地向前發展，相信將在未來的大氣治理中發揮出巨大的作用。
資料來源：合肥物質科學研究院
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