基于同步辐射光电子光离子符合光谱技术的大气新粒子成核分子团簇研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    91961123
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0304.化学动力学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Aerosols and particles can be directly emitted into the atmosphere or formed through a chemical process known as new particle formation. As an essential and major source of fine particles, PM2.5, new particle formation and its related research can be used to reveal the complex cause of the combined air pollutions, which is also an international frontier topics of atmospheric environmental science. Normally the formation of new particles can be divided into two steps: First, nucleation from molecules and molecular clusters to form a critical nucleus with a size of r* = 1-3 nm; Second, the initial growth of the critical nucleus to a detectable size range. But, due to the lack of analysis methods, the detailed information related to their sizes, structures and properties are very limited, causing the mechanisms of nucleation and initial growth to be determined difficulty. In this project a novel strategy based on the combination of two state-of-the-art methods, synchrotron vacuum ultraviolet (VUV) threshold photoionization and photoelectron and photoion coincidence spectroscopy (PEPICO), has been proposed to investigate key nucleation clusters involved in the two-steps processes of new particle formation. In particular, high resolution and mass-selected threshold photoelectron spectra (ms-TPES) corresponding to each nucleation clusters can be measured purely and efficiently with the method of PEPICO, without contaminations of other species. Then, with the aid of high resolution theoretical calculations, the accurate information of the sizes, structures and properties of nucleation clusters will be acquired and their evolution law can be explored too, which will be very helpful to investigate the nucleation and growth mechanisms of new particle formation in detail.
新粒子生成是低挥发性气体分子在一定大气条件下凝聚成核并进一步长大的过程,是大气中细粒子PM2.5的重要来源,其研究对于揭示大气复合污染成因具有重要意义,也是大气环境科学领域国际前沿课题。新粒子生成主要经历两个阶段:1)成核阶段,即气体分子形成团簇并长大到临界核阶段(r*=1-3nm);2)初始生长阶段,即临界核长大到可观测尺寸阶段。但受限于测量技术,新粒子成核分子团簇的尺寸、结构和性质等信息十分缺乏,造成其成核和生长机制难以确定。本项目将采用先进的同步辐射真空紫外光阈值“软”电离和光电子光离子符合技术,开展大气新粒子成核过程中关键分子团簇的光电离符合实验研究,发展成核分子团簇研究新方法,从实验上直接测量具有质量选择的成核分子团簇的高分辨阈值光电子谱,结合高精度理论计算,获得成核分子团簇的光谱、结构和性质等,并探索其成核机制和生长演化规律,为研究大气新粒子成核和生长机制等提供重要数据。

结项摘要

新粒子生成是低挥发性气体分子在一定大气条件下凝聚成核并进一步长大的过程,是大气中二次细粒子PM2.5的重要来源。受限于测量技术,大气新粒子成核分子团簇的质量、结构和性质等信息十分缺乏,造成其成核和生长机制难以确定。为此,本项目以合肥同步辐射和法国同步辐射作为真空紫外光“软”电离源,结合超声分子束、流动管反应器和烟雾箱反应器等手段产生大气成核分子团簇,进一步优化光电子光离子符合成像质谱仪,并搭建了高灵敏的真空紫外光电离飞行时间质谱仪,将先进的光电子光离子符合光谱和光电离飞行时间质谱等技术应用于气相分子团簇实验研究,发展了大气成核分子团簇研究新方法。开展了水分子团簇(H2O)n、硫酸-水分子团簇(H2SO4)m(H2O)n、二氧化氮分子团簇(NO2)n和过氧自由基RO2自反应产物ROOR二聚体的实验研究,通过光电离质谱获得了团簇的质量信息,通过具有特定质量选择的团簇高分辨阈值光电子谱和光电离效率谱测量了团簇的电离能、振动频率和碎片离子出现势等基本参数,同时结合高精度理论计算揭示了团簇的结构信息,对其离子的结构稳定性进行了讨论,并实现了其前体物同分异构体的检测区分。通过发展高精度的理论计算方法和策略,开展了关键分子团簇及其反应在二次有机气溶胶成核过程中的机理研究,获得了新的反应机理和路径,为深入认识和理解大气新粒子成核和初始生长机制等提供了重要数据和科学依据。项目研究成果已在J. Am. Chem. Soc.、Atmos. Environ.、Chem. Commun.、和Phys. Chem. Chem. Phys.等国内外重要期刊上发表论文29篇,申报国家发明专利1项,培养研究生6名,参加或应邀参加国内外学术会议并作报告10来次,并与法国SOLEIL国家实验室、法国Lille大学等单位建立了密切的国际合作关系。

项目成果

期刊论文数量(28)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Temperature-dependent kinetics of the atmospheric reaction between CH2OO and acetone
CH2OO 和丙酮之间大气反应的温度依赖性动力学
  • DOI:
    10.1039/d2cp01118b
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Physical Chemistry Chemical Physics
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Peng-Biao Wang;Donald G. Truhlar;Yu Xia;Bo Long
  • 通讯作者:
    Bo Long
Dissociation of High-Lying Electronic States of NO2+ in the 15.5−20 eV Region
NO2 高电子态在 15.5-20 eV 区域的解离
  • DOI:
    10.1021/acs.jpca.0c11177
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    The Journal of Physical Chemistry A
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiaofeng Tang;Gustavo A. Garcia;Laurent Nahon
  • 通讯作者:
    Laurent Nahon
Cl-initiated oxidation of methacrolein under NOx-free conditions studied by VUV photoionization mass spectrometry
VUV 光电离质谱研究无 NOx 条件下 Cl 引发的异丁烯醛氧化
  • DOI:
    10.1039/d2cp02101c
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Physical Chemistry Chemical Physics
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Xiaoxiao Lin;Rongrong Hu;Ziji Ma;Hao Yue;Zuoying Wen;Cuihong Zhang;Christa Fittschen;Weijun Zhang;Xiaofeng Tang
  • 通讯作者:
    Xiaofeng Tang
Self-reaction of C2H5O2 and its cross-reaction with HO2 studied with vacuum ultraviolet photoionization mass spectrometry
真空紫外光电离质谱研究C2H5O2的自反应及其与HO2的交叉反应
  • DOI:
    10.1016/j.cplett.2022.140034
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Chemical Physics Letters
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Zuoying Wen;Hao Yue;Yang Zhang;Xiaoxiao Lin;Ziji Ma;Weijun Zhang;Zh;ong Wang;Cuihong Zhang;Christa Fittschen;Xiaofeng Tang
  • 通讯作者:
    Xiaofeng Tang
真空紫外光电离质谱及其在大气化学中的应用研究
  • DOI:
    10.7538/zpxb.2022.0189
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    质谱学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    温作赢;顾学军;林晓晓;张为俊;唐小锋
  • 通讯作者:
    唐小锋

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其他文献

量子态选择的分子离子解离动力学: 阈值光电子-光离子符合成像技术的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中国科学:化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周晓国;唐小锋;刘世林;盛六四
  • 通讯作者:
    盛六四
氯甲烷分子在13至17eV激发能量范围内的电离解离
  • DOI:
    10.1016/j.jpowsour.2016.05.017
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    Acta Physico - Chimica Sinica
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴曼曼;唐小锋;牛铭理;周晓国;戴静华;刘世林
  • 通讯作者:
    刘世林
振动态选择的NO+2离子e3B2态解离生成氧离子通道的动力学
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    Acta Physico - Chimica Sinica
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    牛铭理;宋磊;唐小锋;周晓国;刘世林;刘付轶;单晓斌;盛六四
  • 通讯作者:
    盛六四
NO_2对SO_2/H_2O/空气体系气溶胶成核过程的影响
  • DOI:
    10.13198/j.issn.1001-6929.2016.05.01
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    环境科学研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    温作赢;顾学军;荣华;马乔;唐小锋;胡长进;张为俊
  • 通讯作者:
    张为俊
大气碘化学与含碘气溶胶形成机制的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    大气与环境光学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    韦娜娜;胡长进;周闪闪;马乔;盖艳波;林晓晓;顾学军;唐小锋;方波;赵卫雄;张为俊;吴代赦
  • 通讯作者:
    吴代赦

其他文献

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唐小锋的其他基金

烷基过氧自由基的阈值光电子谱及反应动力学研究
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    21773249
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基于毛细管接口光电离质谱的大气纳米颗粒物化学组分测量新方法研究
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    2016
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    100.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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