液体ノナン酸界面の光反応実験：太陽光波長におけるOHラジカル生成効率の定量

液体壬酸界面光反应实验：太阳光波长下 OH 自由基生成效率的量化

基本信息

批准号：
22K18019
负责人：
沼舘直樹
金额：
$ 2.83万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

海洋表面や大気エアロゾルの表面に存在しているノナン酸（炭素が9個の飽和脂肪酸）の太陽紫外線による光分解反応は、対流圏における新たなOHラジカル生成源として大気化学分野にて注目されている。しかし、実験の難しさから室内実験においては液体ノナン酸の光分解反応の定量どころか初期反応生成物であるOHラジカルの直接検出すら行われていなかった。我々はレーザー誘起蛍光法（Laser-induced fluorescence, LIF）を利用することで液体有機物の光反応初期生成物を直接検出する装置を開発した。そして、本研究では液体ノナン酸の213 nm光分解に伴うOHラジカル脱離過程を定量することに成功した。実験チャンバー内に液体ノナン酸を導入し、真空ポンプにてLIF法が適応可能な低真空状態まで排気した。Nd:YAGレーザの5倍波（213 nm）を液体ノナン酸に照射し、液体界面から気相へと脱離したOHラジカルを282 nmレーザーを用いたLIF法により直接検出することに成功した。また、光吸収断面積とOHラジカル生成の量子収率が既知である気相酢酸の光分解実験の結果と比較することで、世界で初めて液体ノナン酸界面の213 nm光分解に伴うOHラジカル脱離過程を定量することにも成功した。また、筑波大との共同研究として行った和周波発生分光測定により、液体ノナン酸界面ではノナン酸分子が二量体を形成していることが明らかとなった。気相カルボン酸は二量体を形成することで紫外光分解によるOHラジカル生成確率が減少することが知られている。本研究にて測定した液体ノナン酸界面の光反応性は気相酢酸と比較して100分の1以下と極めて小さく、これは液体界面における二量体形成が要因であると考えられる。

海洋和大气气溶胶表面存在的壬酸（一种九碳饱和脂肪酸）在太阳紫外线的作用下发生光解反应，作为对流层中 OH 自由基产生的新来源，正在引起大气化学领域的关注。 .然而，由于实验困难，实验室实验尚未能够量化液体壬酸的光解反应，甚至无法直接检测初始反应产物OH自由基。我们开发了一种利用激光诱导荧光（LIF）直接检测液体有机物中光反应初始产物的装置。在这项研究中，我们成功量化了与液体壬酸 213 nm 光解相关的 OH 自由基消除过程。将液体壬酸引入实验室，并使用真空泵将室抽至适合LIF方法的低真空状态。我们用 Nd:YAG 激光的第五谐波 (213 nm) 照射液态壬酸，并使用 282 nm 激光的 LIF 方法成功地直接检测到从液体界面解吸到气相中的 OH 自由基。此外，通过比较气相乙酸的光分解实验的结果，其中光吸收截面和OH自由基产生的量子产率已知，我们能够在世界上首次证明：由于液体壬酸界面处的 213 nm 光解作用，OH 自由基被耗尽。我们还成功地量化了分离过程。此外，与筑波大学合作进行的和频发生光谱显示，壬酸分子在液体壬酸界面形成二聚体。已知气相羧酸通过形成二聚体来降低由于紫外线光解而产生OH自由基的可能性。本研究中测得的液体壬酸界面的光反应性极小，不到气相乙酸的1/100，这被认为是由于在液体界面处形成二聚体所致。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

液体ノナン酸の光反応におけるOHラジカル生成の定量

液体壬酸光反应中 OH 自由基生成的定量

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
沼舘直樹;齊藤翔太;野嶋優妃;石橋孝章;江波進一;羽馬哲也
通讯作者：
羽馬哲也

Direct Observation and Quantitative Measurement of OH Radical Desorption During the Ultraviolet Photolysis of Liquid Nonanoic Acid

液体壬酸紫外光解过程中OH自由基脱附的直接观察和定量测量

DOI：
10.1021/acs.jpclett.2c02199
发表时间：
2022
期刊：
The Journal of Physical Chemistry Letters
影响因子：
0
作者：
Naoki Numadate;Shota Saito;Yuki Nojima;Taka-aki Ishibashi;Shinichi Enami;and Tetsuya Hama
通讯作者：
and Tetsuya Hama

Direct detection of OH radicals in the photolysis of liquid nonanoic acid using laser-induced fluorescence

使用激光诱导荧光直接检测液体壬酸光解中的 OH 自由基