可見光照射下硝基苯酚的快速光解轉化機制被揭示

近日，電子科技大學基礎與前沿研究院教授董帆團隊在美國《國家科學院院刊》上發表研究論文，首次報道在可見光照射下硝基苯酚的快速光解轉化機制。

硝基苯酚化合物在影響空氣質量和人類健康方面扮演著關鍵角色。這些化合物具備強大的光吸收能力，特別是在近紫外線和可見光范圍內，能夠顯著影響氣溶膠的輻射強迫。在大氣中，它們能夠通過光解作用生成羥基自由基（·OH）、亞硝酸鹽以及亞硝酸（HONO），這些物質可進一步推動大氣氧化過程和活性氮物種（RNS）的生成。因此，深入理解硝基苯酚的光化學轉化機制對于闡明其對大氣環境的影響至關重要。由于硝基苯酚具有較大的表面積和強吸附能力，所以在大氣中能夠形成穩定的大規模顆粒懸浮系統，從而提高了反應活性。然而，目前關于硝基苯酚在顆粒物表面的光解途徑未被揭示，且可見光在該過程中的作用常被忽略。

針對這些關鍵科學問題，該團隊選取了4-硝基苯酚作為研究對象，其是大氣中含量豐富的硝基苯酚化合物之一。團隊探索了其在大氣中光活性礦物顆粒表面的光化學轉化機制，運用原位漫反射紅外傅立葉變換光譜和原位拉曼光譜技術，對4-硝基苯酚在顆粒表面的動態演化過程進行了細致研究，并利用質子轉移反應飛行時間質譜儀和氣相色譜-質譜聯用儀檢測了主要的氣相產物。

此外，通過理論計算和Fukui函數分析了分子間的相互作用，并借助淬滅實驗和電子順磁共振技術，研究揭示了非自由基物種在可見光解過程中的獨特作用。研究還發現，這種非自由基誘導的硝基苯酚光解行為在多種顆粒表面具有普遍性。

研究人員表示，這是首次報道在可見光照射下硝基苯酚的快速光解轉化機制，這項研究不僅豐富了我們對硝基苯酚光化學轉化機制的認識，還突出了大氣氧分子在HONO生成中的決定性作用。

相關論文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2401452121