南开质谱团队JACS：揭示异戊二烯气液界面氧化化学

人类活动或自然释放到大气中的有机物经过复杂的氧化后，进一步和大气其他物种（如无机盐）结合并聚集，生成大气颗粒物，如雾霾的重要成分PM_2.5。因此，有机物在大气中氧化反应过程的研究对理解大气气溶胶的生成有着重要的意义。

大气中含量最高的碳氢化合物是甲烷，第二高的碳氢化合物是异戊二烯。由于异戊二烯有两个双键，导致其化学反应十分丰富，吸引了很多的研究目光。然而高中化学常识告诉我们，异戊二烯是一种挥发性极强的碳氢化合物，极性很小，难以想象异戊二烯会吸附在水的表面（即气液界面）并发生反应。

鉴于此，近期南开大学的张新星研究员（点击查看介绍）团队使用独特的气液界面质谱技术FIDI-MS（图1a），发现了违反常识的实验现象，即异戊二烯不但可以吸附在气液界面上，还可以以极高的速率被氧化成上百种产物（图1b），开辟了气液界面这一异戊二烯氧化化学的新赛道。理论计算表明，异戊二烯在气液界面上的吸附能力主要来自于其双键和水中质子的相互作用（图1c）；而极高的氧化反应速率主要是由于气液界面提供了一个部分溶剂化的化学环境，从而降低了化学反应的势垒。该工作发表在近期的Journal of the American Chemical Society 杂志上。

图1.（a）独特的FIDI-MS技术。（b）异戊二烯在气液界面被氧化成上百种氧化产物。（c）异戊二烯吸附在气液界面的理论计算。

南开大学研究生张冬梅、汪杰为本文的并列第一作者。南开大学张新星研究员为本文实验部分通讯作者。宾夕法尼亚大学J. S. Francisco教授为本文理论部分通讯作者。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Fast hydroxyl radical generation at the air-water interface of aerosols mediated by water-soluble PM_2.5 under UVA radiation 

Dongmei Zhang (张冬梅) ⁺, Jie Wang (汪杰) ⁺, Huan Chen (陈欢), Chu Gong (宫矗), Dong Xing (邢栋), Ziao Liu, Ivan Gladich, Joseph S. Francisco*, and Xinxing Zhang (张新星)*

J. Am. Chem. Soc., 2023, DOI: 10.1021/jacs.3c00300

导师介绍

张新星

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