HNO3在典型颗粒物(SiO2、Al2O3、Fe2O3)表面光化学反应研究

摘要

利用紫外光谱仪、离子色谱仪为分析手段,研究了365 nm(UVA)、308 nm(UVB)及辅助光源254 nm光照和黑暗条件下HNO3在气相及典型颗粒物表面(SiO2、Al2O3、Fe2O3)表面光化学反应机制。着重探讨了紫外波长、HNO3浓度、光照时间、相对湿度、温度条件等因素对光解反应的影响。得出的主要结果如下:
　　HNO3气相光解实验表明随着光照时间、HNO3初始浓度及温度的增加,气相 HNO3光解产生的 NO2和 NO浓度均呈增长趋势;而随着相对湿度的增加, HNO3光解产生的NO2浓度逐渐减小,而NO浓度逐渐增加。在HNO3初始浓度为400 Pa,反应温度25℃,308 nm光照75 min时NO2、NO浓度分别为5.19×1015 molecule/cm3和2.32×1015 molecule/cm3;365 nm光照75 min时NO2、NO浓度分别为4.52×1015 molecule/cm3和2.02×1015 molecule/cm3。
　　HNO3在SiO2、Al2O3和Fe2O3表面黑暗实验测得400 Pa HNO3在SiO2、Al2O3和Fe2O3颗粒物表面的吸附系数γ分别为:3.03×10-9、3.97×10-9和4.31×10-9。HNO3在 SiO2、Al2O3和 Fe2O3表面光解实验表明随着光照时间、HNO3初始浓度及温度的增加,SiO2、Al2O3和Fe2O3表面HNO3光解产生NO2和NO浓度均呈增长趋势,并且反应后三者颗粒物表面NO2-和NO3-浓度也呈增长趋势;而随着相对湿度的增加,SiO2、Al2O3和Fe2O3表面HNO3光解产生的NO2浓度逐渐减小,但NO浓度逐渐增加。在有水汽存在的情况下,用红外光谱分析和测量发现气相产物还有HONO的生成,在相对湿度10％-90％范围内,随着相对湿度的增大, HONO浓度有所增加。在HNO3初始浓度为400 Pa,反应温度25℃,308 nm光照75 min时在SiO2表面产生NO2、NO浓度分别为1.72×1016 molecule/cm3和4.01×1015 molecule/cm3,在 Al2O3表面产生 NO2、NO浓度分别为1.96×1016 molecule/cm3和8.77×1015 molecule/cm3,在Fe2O3表面产生NO2、NO浓度分别为2.22×1016 molecule/cm3和1.13×1016 molecule/cm3;365 nm光照75 min时在SiO2表面产生NO2、NO浓度分别为1.53×1016 molecule/cm3和3.58×1015 molecule/cm3,在 Al2O3表面产生 NO2、NO浓度分别为1.70×1016 molecule/cm3和7.59×1015 molecule/cm3,在Fe2O3表面产生NO2、NO浓度分别为1.90×1016 molecule/cm3和9.68×1015 molecule/cm3。
　　HNO3在308 nm光照下,在SiO2、Al2O3、Fe2O3表面光解产生的NOx约是气相光解的3倍,在相同实验条件下,在三种颗粒物表面的HNO3光解影响力为Fe2O3>Al2O3>SiO2。

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第一章 绪论

1.1大气颗粒物现状

1.2 HNO3的污染现状

1.3 HNO3在颗粒物表面的转化及研究进展

1.4 本课题的研究目的内容及意义

第二章 实验材料及方法

2.1 实验仪器和药品

2.2 实验装置

2.3 分析方法

第三章 气相HNO3光解机理研究

3.1 高纯度的HNO3的制备

3.2 光照时间对气相HNO3光解反应的影响

3.3 HNO3浓度对气相HNO3光解反应的影响

3.4 相对湿度对气相HNO3光解反应的影响

3.5 温度对气相HNO3光解反应的影响

3.5 小结

第四章 SiO2表面HNO3光解机理研究

4.1 SiO2性质与表征

4.2 光照时间对SiO2表面HNO3光解反应的影响

4.3 HNO3浓度对SiO2表面HNO3光解反应的影响

4.4 相对湿度对SiO2表面HNO3光解反应的影响

4.5 温度对SiO2表面HNO3光解反应的影响

4.6 小结

第五章 Al2O3表面HNO3光解机理研究

5.1 Al2O3的性质与表征

5.2 时间对Al2O3表面HNO3光照反应的影响

5.3 浓度对Al2O2表面HNO3光照反应的影响

5.4 相对湿度对Al2O3表面HNO3光照反应的影响

5.5 温度对Al2O3表面HNO3光照反应的影响

5.6 小结

第六章 Fe2O3表面HNO3光解机理研究

6.1 Fe2O3的性质与表征

6.2 时间对Fe2O2表面HNO3光照反应的影响

6.3 HNO3浓度对Fe2O2表面HNO3光照反应的影响

6.4 相对湿度对Fe2O2表面HNO3光照反应的影响

6.5 温度对Fe2O3表面HNO3光照反应的影响

6.6 小结

第七章 气相与三种颗粒物表面HNO3光解的比较

7.1 光照时间对气相与三种颗粒物表面HNO3光解的影响

7.2 初始浓度对气相与三种颗粒物表面HNO3光解的影响

7.3 相对湿度对气相与三种颗粒物表面HNO3光解的影响

7.4 小结

第八章 研究结论和展望

8.1 研究结论

8.2 建议和展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表及投稿中的论文