酸性、中性及碱性痕量气体在SO₃+CH₃OH大气反应中的催化机制研究

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作   者：

李荣荣;  丁超;  罗琴;  卫书琴;  李泽尧;  张田雷; 

作者机构：

陕西理工大学化学与环境科学学院; 

关键词：

CH₃OH;  催化剂;  反应机理;  SO₃;  有效速率常数; 

期刊名称：

陕西理工大学学报(自然科学版)

i s s n：

2096-3998

年卷期：

2024 年 001 期

页   码：

87-94

摘   要：

硫酸氢甲酯（MHS）主要来源于三氧化硫（SO3）与甲醇（CH3OH）反应。作为大气潜在的成核物种，MHS对大气新粒子形成具有明显的促进作用。然而对于SO3+CH3OH气相反应的研究仅局限于无痕量气体参与反应。基于此，采用量子化学方法CCSD（T）-F12a/cc-pVDZ-F12//M06-2X/6-311+G（2df,2pd）结合主方程（ME/RRKM）理论对酸性（H2SO4）、中性（H2O）及碱性（NH3）痕量气体催化SO3+CH3OH反应进行了理论研究。计算结果表明，H2O、H2SO4和NH3的加入不仅使反应前中间体的稳定化能增加了0.5～7.3 kcal/mol,而且使反应能垒降低了至少14.9 kcal/mol。尤其是NH3参与SO3+CH3OH反应甚至为无势垒过程。有效速率常数计算结果表明，在0～15 km高度范围内，由于H2O的浓度远远大于H2SO4和NH3,H2O催化反应的有效速率常数比H2SO4和NH3参与反应的对应值大了3～8个数量级。与对应SO3+CH3OH反应的速率常数相比较，H2O参与反应的有效速率常数大了8个数量级，表明H2O对由SO3与CH3OH形成MHS具有明显的促进作用。该研究为认识大气中酸性、中性及碱性痕量气体如何影响重要大气反应提供了新的见解。