JACS：OH基团取向导致在液体气溶胶表面形成有机硫酸盐

Nanoyu

2022-09-12

有机硫酸盐(OSs)是大气气溶胶粒子中众所周知且普遍存在的成分，并在许多野外研究中被用作二级有机气溶胶标记物。因此，有必要了解大气中OS物种的形成。最近，羟酸(HAs)和羟酸硫酸盐在大气环境中被广泛检测到。然而，对HAs形成OSs的反应机理却知之甚少。

近日，华南师范大学Shi Yin，山东大学Lin Du，中国科学院化学研究所Maofa Ge在量子化学计算和Born Oppenheimer分子动力学（BOMD）模拟的基础上提出了直接证据，即α-HAs (GA和LA)与SO₃在空气-水界面的反应形成OSs在几皮秒内完成，并且主要由α-HAs在液体表面上的OH基团取向决定。

文章要点

1）该气相中的反应也通过采用量子化学计算的势能面(PES)分析来考虑。该反应倾向于在干燥的气相环境中产生羟基酸硫酸酐(HASA)。这些对比结果表明，空气-水界面对α-HAs和SO₃反应生成OSs有重要影响。

2）GA和LA在空气-水界面的动力学和热力学方面，包括它们的界面行为和最高占据分子轨道(HOMO)性质，进一步说明OH基团与界面水的相对弱的氢键相互作用和OH基团的O原子的非键合p轨道特性分别是它们的液体表面取向和与SO₃分子的反应性的原因。

3）根据目前的研究结果，研究人员还提出并讨论了HAs与SO3反应对大气气溶胶粒子形成的潜在影响。因此，所提出的反应机理为液体气溶胶表面OSs的产生提供了一条新的可行途径。

参考文献

Shendong Tan, et al, OH Group Orientation Leads to Organosulfate Formation at the Liquid Aerosol Surface, J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c05807

https://doi.org/10.1021/jacs.2c05807