堿性物質(zhì)對含硫化合物在α-Fe2O3表面非均相反應(yīng)的影響.pdf

1、大氣氣溶膠在城市大氣污染和全球環(huán)境問題中起著重要的作用，氣溶膠顆粒表面可為大氣化學(xué)反應(yīng)提供反應(yīng)界面，進而改變地球大氣的化學(xué)平衡。含硫化合物是典型的大氣污染物，而礦塵氣溶膠粒子是大氣中化學(xué)反應(yīng)特性最活躍的氣溶膠粒子之一。大氣中的含硫化合物經(jīng)過化學(xué)轉(zhuǎn)化形成硫酸鹽或者硫酸鹽氣溶膠。大氣中的硫酸鹽氣溶膠，一方面可提供大氣多相反應(yīng)界面，引起臭氧損耗，影響大氣輻射平衡，進而直接影響氣候變化，另一方面，又可以作為云凝結(jié)核改變云層的微物理特性，進而間接

2、地影響地氣平衡，對全球氣候變化帶來巨大的影響。
　　長途傳輸過程中，很多化學(xué)成分會吸附或吸收在礦塵氣溶膠表面，使礦塵表面的物理化學(xué)性質(zhì)會發(fā)生改變。這些性質(zhì)的改變可能會使含硫化合物表現(xiàn)出與單一顆粒物組分不同的反應(yīng)能力和機制。大氣組分中含有大量的有機成分，外場觀測表明，城市氣溶膠中含有小分子量的有機胺，由于大部分有機胺具有較低的蒸汽壓，容易被氣溶膠表面吸附或進入氣溶膠內(nèi)部，氨氣和有機胺等堿性物質(zhì)的存在會很大程度上改變原有氣溶膠的表面性

3、質(zhì)，最后影響含硫氣體與氣溶膠的非均相反應(yīng)。因此，研究堿性物質(zhì)對含硫化合物與礦塵氣溶膠顆粒的非均相反應(yīng)，可以為評估硫酸鹽的含量和其對全球環(huán)境影響提供數(shù)據(jù)。
　　本論文主要利用原位漫反射傅立葉紅外光譜儀(DRIFTS)模擬了對含硫化合物在α-Fe2O3表面上的非均相反應(yīng)影響，并比較了不同堿性物質(zhì)對其影響，初步探討了其動力學(xué)及反應(yīng)機理。主要結(jié)論如下:
　　一、研究了COS和SO2在兩種不同來源的α-Fe2O3樣品上的非均相反應(yīng)，并

4、對其生成物的紅外譜圖以及反應(yīng)活性進行比較。結(jié)果表明，COS可在α-Fe2O3表面反應(yīng)生成氣態(tài)產(chǎn)物CO2、表面HCO3-、CO32-和表面產(chǎn)物SO42-; SO2可在α-Fe2O3表面發(fā)生氧化反應(yīng)，生成表面SO42-物種。對比兩種不同α-Fe2O3的反應(yīng)活性可知，合成的α-Fe2O3比購買的α-Fe2O3反應(yīng)活性大。
　　二、研究了堿性物質(zhì)對COS與α-Fe2O3非均相反應(yīng)的影響，并同時比較了氨氣和不同有機胺（甲胺、三甲胺、三乙胺、

5、苯胺、吡啶和吡咯）對反應(yīng)活性的影響及其反應(yīng)動力學(xué)。研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)堿性氣體的預(yù)吸附大大促進了α-Fe2O3對COS的吸收轉(zhuǎn)化能力，反應(yīng)由一級轉(zhuǎn)化為二級。預(yù)吸附氣體的堿性強度越大，其催化能力越強。受堿性物質(zhì)的影響，反應(yīng)活性順序為:甲胺/α-Fe2O3＞三甲胺/α-Fe2O3＞氨氣/α-Fe2O3＞三乙胺/α-Fe2O3＞吡啶/α-Fe2O3＞吡咯/α-Fe2O3≈苯胺/α-Fe2O3≈純α-Fe2O3。表面覆蓋度、表面的吸附水和反應(yīng)溫度都對

6、反應(yīng)活性具有影響，在此基礎(chǔ)上初步探討了COS在礦塵顆粒物表面的反應(yīng)機理。
　　三、研究了堿性物質(zhì)對SO2與α-Fe2O3非均相反應(yīng)的影響，并比較了氨氣和不同有機胺（甲胺、三甲胺、三乙胺、苯胺、吡啶和吡咯）對反應(yīng)活性的影響及其反應(yīng)動力學(xué)。結(jié)果表明，堿性物質(zhì)能夠抑制SO2在α-Fe2O3上的反應(yīng)能力且不同堿性物質(zhì)對SO2在α-Fe2O3非均相反應(yīng)的抑制作用也各不相同，受堿性物質(zhì)的影響，COS轉(zhuǎn)化的活性速率為:純α-Fe2O3＞甲胺/α