瞬态自由基与污染物的液相快速反应动力学

介绍了一种测量瞬态自由基快速液相反应速率系数的方法。采用激光脉冲光解产生瞬态自由基,采用吸收光谱法测量从微秒到毫秒时间尺度内的瞬态自由基浓度变化,采用绝对速率法和相对速率法得到反应的二级速率系数。本实验可加深对反应动力学的理解,并引导学生在有机污染物环境光化学方面开展创新性研究。     

利用瞬态吸收光谱技术研究水体中苯与亚硝酸的交叉反应机理

利用瞬态吸收光谱技术进行了有氧、无氧条件下苯与亚硝酸水溶液复相体系的交叉反应机理研究 ,初步考察了这些瞬态物种的生长与衰减等行为 ;并对其光解产物进行了GC/MS分析 .研究表明 ,HNO2 在 3 5 5nm紫外光的照射下可产生·OH和NO+ ,·OH自由基和苯反应生成C6H6 OHadduct ,反应速率常数为 8 9× 10 9L·mol-1·s-1,在有氧条件下C6H6 OHadduct进一步氧化为C6H6 OHO2 ,反应速率常数 3 3× 10 8L·mol-1·s-1;NO+ 自由基和苯作用形成C6H6 NO+ πcomplex ,然后进一步分解     

瞬态吸收光谱研究苯与H2O2水溶液的反应机理

利用瞬态吸收光谱技术研究了不同条件下苯与H2O2水溶液复相体系的激光闪光光解情况,考察了其瞬态物种的生长和衰减等行为.研究表明, •OH自由基和苯反应生成C6H6-OH加合物,其反应速率常数在近中性和酸性条件下分别为(8.0～8.1)×109 L•mol－1•s－1和7.7×109 L•mol－1•s－1, 而在碱性时则为(6.7～6.9)×109 L•mol－1•s－1,在有氧条件下C6H6-OH加合物被氧化为C6H6-OHO2后,进一步分解成对苯醌;C6H6-OH加合物和激发态的苯也可直接与H2O2反应生成对苯醌,三种反应途径同时存在.     

激光诱导的亚硝酸与二苯醚的反应机理

355 nm光照下利用瞬态吸收光谱技术进行了有氧、无氧条件下二苯醚与亚硝酸体系的反应机理研究, 考察了其中瞬态物种的衰减行为, 并对其光解产物进行了GC-MS分析. 研究表明, HNO₂在355 nm紫外光的照射下产生的OH自由基和二苯醚反应生成C₁₂H₁₀O-OH 加合物, N₂条件下C₁₂H₁₀O-OH衰减的速率常数为(1.86±0.14)×10⁵ s^－1, 在有氧条件下, C₁₂H₁₀O-OH可转化为C₁₂H₁₀O-OHO₂, 衰减的速率常数为(6.6±0.4)×10⁶ s^－1. N₂条件下最终产物为苯酚、2-羟基二苯醚、4-羟基二苯醚、4-硝基二苯醚.     

乙腈溶液中NO3自由基与联苯的反应机理

以硝酸铈铵乙腈溶液激光闪光光解产生的NO3自由基在无氧条件下与联苯作用,采用瞬态光谱技术和GC-MS技术分别对反应过程中产生的中间瞬态产物以及反应的最终产物进行了分析,对反应历程作了明确推断.研究表明,NO3自由基首先从联苯的苯环上夺取电子形成电荷转移复合物,二级反应速率常数为8.24×109L·mol-1·s-1;进而通过消除反应在苯环上定位形成邻-硝基联苯和对-硝基联苯,电荷转移复合物衰减表观的一级反应速率常数为2.30×105s-1.     

乙腈溶液中NO3自由基与联苯的反应机理

以硝酸铈铵乙腈溶液激光闪光光解产生的NO₃自由基在无氧条件下与联苯作用,采用瞬态光谱技术和GC-MS技术分别对反应过程中产生的中间瞬态产物以及反应的最终产物进行了分析,对反应历程作了明确推断.研究表明,NO₃自由基首先从联苯的苯环上夺取电子形成电荷转移复合物,二级反应速率常数为8.24×10⁹L·mol^-1·s^-1;进而通过消除反应在苯环上定位形成邻-硝基联苯和对-硝基联苯,电荷转移复合物衰减表观的一级反应速率常数为2.30×10⁵s^-1.     

355 nm光作用下C6F6-HNO2水溶液的反应机理

利用激光闪光光解-瞬态吸收光谱技术研究了355 nm 光作用下六氟苯(C6F6)-HNO2水溶液的反应机理, 探讨了中间产物及其动力学行为, 并对终产物进行了分析. 实验表明, C6F6可与HNO2光解产生的OH自由基反应生成加合物C6F6…OH, 二级反应速率常数为1.8×109 L·mol -1·s-1, 加合物吸收峰位置在250、270和400 nm处; C6F6…OH 加合物通过消除反应生成C6F5O·, 其表观生成常数为6.1×105 s-1. C6F6…OH与O2复合转化为C6F6OHO2, 二级反应速率常数为2.8×106 L·mol-1·s-1, C6F6OHO2峰位置与C6F6…OH 加合物相似. 终产物分析表明, OH自由基与六氟苯发生消除HF的反应而生成C6F5OH, 有O2时, 还产生四氟醌C6F4O2, 但无论有氧还是无氧体系, 均不发生硝基化反应.     

液相OH•, NO3•和SO4•-与二甲基硫反应机理

利用激光闪光光解技术研究了液相二甲基硫(DMS)与OH^•, NO₃^•和SO₄^•-自由基的微观反应机理. 实验结果表明: 在pH 5～9时, OH^•氧化DMS生成DMSOH^•, DMSOH^•会与DMS反应生成(DMS)₂⁺; 而NO₃^•和SO₄^•-;会直接氧化DMS生成DMS^＋, 生成的DMS^＋会与DMS反应生成(DMS)₂⁺.(DMS)₂⁺与氧气的反应很慢, 它的衰减受pH影响较大.     

液相OH•, NO3•和SO4•-与二甲基硫反应机理

利用激光闪光光解技术研究了液相二甲基硫(DMS)与OH^•, NO₃^•和SO₄^•-自由基的微观反应机理. 实验结果表明: 在pH 5～9时, OH^•氧化DMS生成DMSOH^•, DMSOH^•会与DMS反应生成(DMS)₂⁺; 而NO₃^•和SO₄^•-;会直接氧化DMS生成DMS^＋, 生成的DMS^＋会与DMS反应生成(DMS)₂⁺.(DMS)₂⁺与氧气的反应很慢, 它的衰减受pH影响较大.     

355 nm光照下大气液相中HNO2与C6H5Cl的反应机理

利用瞬态吸收光谱技术进行了有氧、无氧条件下氯苯与亚硝酸水溶液的交叉反应机理研究，初步考察了这些瞬态物种的生长与衰减等行为, 并对其光解产物进行了GC/MS分析.研究表明，HNO₂在355 nm紫外光的照射下可产生•OH自由基, •OH和氯苯反应生成C₆H₅Cl•••OH，反应速率常数为（6.6～7.0）×10⁹ L•mol^-1•s^-1; 在有氧条件下C₆H₅Cl•••OH可氧化为C₆H₅Cl•••OHO2, 反应速率常数为(1.6 ± 0.2)×109 L•mol^-1•s^-1,然后进一步分解; C₆H₅Cl•••OH衰减或与亚硝酸等作用可形成多种含硝基的化合物或醌类物质.     

266 nm光照下水溶液中氯苯与H2O2的反应机理研究

利用瞬态吸收光谱技术研究了不同条件下C₆H₅Cl与H₂O₂水溶液的激光闪光光解情况, 初步考察了其瞬态物种的生长和衰减等行为. 研究表明, •OH自由基和C₆H₅Cl反应生成C₆H₅Cl-OH adduct, 其反应速率常数在近中性、酸性条件下约为(5.89±0.65)×10⁹和(7.07±0.61)×10⁹ L•mol^－1•s^－1; 其衰减则符合双分子二级反应, 速率常数2k/εl＝1.1×10⁶ s^－1, 而在碱性时则为(4.34±0.51)×10⁹ L•mol^－1•s^－1, 衰减呈准一级反应, 速率常数为2.11×10⁵ s^－1. 在有氧条件下, O₂与C₆H₅Cl-OH adduct反应生成C₆H₅Cl-OHO₂ adduct, 其反应速率常数为6.8×10⁸ L•mol^－1•s^－1.     

Photoinduced Oxidation Reaction of Benzotrifluoride with OH Radical by the Laser Flash Method

The optical transient and kinetics characterizations of the transients formed in the reaction of OH with benzotrifluoride (BTF) were performed by a laser flash photolysis technique. The results indicated that the formation of π‐type adduct of C₆H₅(OH)CF₃ was the major reaction channel, and the δ‐type adduct of C₆H₅CF₃OH formation was an additional minor process in the oxidation reaction of BTF attacked by OH radicals yielded from the photolysis of H₂O₂. Addition of OH to the CF₃ group led to the fluoride ion elimination to yield α,α‐difluorophenylcarbinol (C₆H₅CF₂OH). Trifluoromethylphenol (HOC₆H₄CF₃) of meta‐, para‐ and ortho‐substituted isomers resulted from the addition of OH to the BTF aromatic ring.     

Quantum Chemical Study on the Reaction Mechanism of OBrO Radical with OH Radical

The reaction mechanism of OBrO with OH has been studied using the B3LYP/6-311 G(d,p) and the high-level electron-correlation CCSD(T)/6-311 G(d,p) at single-point. The results show that the title reaction could probably proceed by four possible schemes, generating HOBr O2, HBr O3, BrO HO2 and HOBrO2 products, respectively. The main channel is the one to yield HOBr O2. The whole reaction involves the formation of three-membered, four-membered and five-membered rings, followed by the complicated processes of association,H-shift, Br-shift and dissociation. All routes are exothermic.     

芘四磺酸钠水溶液激光闪光光解机理

采用激光闪光光解-瞬态吸收光谱技术研究了355nm激光作用下芘四磺酸钠(PyTS)水溶液的光化学反应机理及其产生水合电子的动力学行为.研究首次发现PyTS水溶液激发单线态(PyTS1*)在260nm、激发三线态(PyTS3*)在300nm及阴离子自由基(PyTS-?)在330nm处的特征吸收峰;分析了生成的水合电子(e-aq)的主要反应途径包括自猝灭反应及与PyTS的反应,得到水合电子与PyTS反应的准一级速率常数为2.7′105s-1;并计算得到在此实验条件下,PyTS水溶液经双光子吸收产生的水合电子量子产率为3.2′10-2.