堿性物質對含硫化合物在α-Fe2O3表面非均相反應的影響.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反應提供反應界面，進而改變地球大氣的化學平衡。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反應特性最活躍的氣溶膠粒子之一。大氣中的含硫化合物經(jīng)過化學轉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性質會發(fā)生改變。這些性質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部，氨氣和有機胺等堿性物質的存在會很大程度上改變原有氣溶膠的表面性

3、質，最后影響含硫氣體與氣溶膠的非均相反應。因此，研究堿性物質對含硫化合物與礦塵氣溶膠顆粒的非均相反應，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影響，并比較了不同堿性物質對其影響，初步探討了其動力學及反應機理。主要結論如下:
　　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，并

4、對其生成物的紅外譜圖以及反應活性進行比較。結果表明，COS可在α-Fe2O3表面反應生成氣態(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，生成表面SO42-物種。對比兩種不同α-Fe2O3的反應活性可知，合成的α-Fe2O3比購買的α-Fe2O3反應活性大。
　　二、研究了堿性物質對COS與α-Fe2O3非均相反應的影響，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）對反應活性的影響及其反應動力學。研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)堿性氣體的預吸附大大促進了α-Fe2O3對COS的吸收轉化能力，反應由一級轉化為二級。預吸附氣體的堿性強度越大，其催化能力越強。受堿性物質的影響，反應活性順序為: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溫度都對

6、反應活性具有影響，在此基礎上初步探討了COS在礦塵顆粒物表面的反應機理。
　　三、研究了堿性物質對SO2與α-Fe2O3非均相反應的影響，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）對反應活性的影響及其反應動力學。結果表明，堿性物質能夠抑制SO2在α-Fe2O3上的反應能力且不同堿性物質對SO2在α-Fe2O3非均相反應的抑制作用也各不相同，受堿性物質的影響，COS轉化的活性速率為:純α-Fe2O3＞甲胺/α