6月13日,贵州民族大学材料科学与工程学院龙波教授以第一作者以及通讯作者、贵州民族大学为第一单位,在国际著名学术综合性期刊《美国化学会志》(J. Am, Chem. Soc.)(中国科学院分区一区,影响因子:14.5)发表题为“Criegee Intermediates Compete Well with OH as a Cleaning Agent for Atmospheric Amides”(Criegee 中间体能与OH自由基竞争作为大气酰胺的清洁剂)的学术研究论文。
大气环境是人类和生物赖以生存的基础,其中复杂的化学反应导致多种污染物形成。二次有机气溶胶(SOA)作为大气污染的重要来源,不仅影响地球辐射平衡和气候变化,更直接危害人类健康。因此,深入探究SOA成核前体物的生成路径及其背后的大气化学反应机制,已成为当前大气环境研究的关键科学问题。
酰胺类化合物(Amides)是广泛存在于城市和森林大气中的关键含氮物种,对气溶胶形成和大气氮循环具有重要影响。然而,以往研究认为酰胺最主要的去除途径——与羟基自由基(OH)的反应——速率较慢,这使得阐明酰胺在大气中的实际去除过程及其对氮循环和污染的贡献变得困难。
龙波教授课题组利用高精度电子结构计算与动力学模拟,揭示了一类极其快速的反应路径:Criegee中间体(大气氧化过程中产生的高活性瞬态物种)与酰胺之间的反应。研究团队通过精确计算(同时考虑Tight和Loose过渡态,并运用变分过渡态理论),发现该反应能垒显著低于反应物(约低9 kcal/mol),导致其速率常数接近碰撞极限,高达约10-10 cm3 molecule-1 s-1。该研究揭示了酰胺新汇,为大气中酰胺的去除提供了此前未知的、高效的途径;对更准确地模拟全球和区域大气氮循环过程至关重要;有助于厘清大气氧化剂(如Criegee中间体)的实际消耗与影响以及为阐明二次有机气溶胶(SOA)形成及污染成因提供了新的科学依据。
该研究不仅拓展了对关键大气化学过程的认识,也为更精准地评估环境效应和制定污染控制策略奠定了重要理论基础。该研究得到了国家自然科学基金重点国际(地区)合作研究项目(42120104007),国家自然科学基金面上项目(41775125),贵州省科技厅项目(CXTD [2022]001 和GCC [2023]026)等资助。(通讯员 谢朝璐 记者 肖知潞)











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