近日，我院安太成教授团队与美国宾夕法尼亚大学Joseph S. Francisco教授团队合作，在大气中一氧化二氯(Cl₂O)形成机理方面取得重要进展。研究成果以“Promoting Cl₂O Generation from the HOCl + HOCl Reaction on Aqueous/Frozen Air‒Water Interfaces”(https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c11337)为题，发表在Journal of the American Chemical Society (2024，146(46): 31935-31944)期刊上。论文的第一作者为张维娜副教授，通讯作者为安太成教授和Joseph S. Francisco教授，广东工业大学为论文的第一单位。

极地平流层中氯自由基加速臭氧层破坏，与臭氧层空洞形成密不可分。另外，对流层中氯自由基具有极强的氧化性，能够快速氧化对流层中碳氢类有机污染物，从而影响大气中羟基自由基、过氧自由基和烷氧自由基的浓度，最终对对流层的大气氧化性、冬季二次污染物生成和人类生态系统的健康保护均具有非常重要影响。大气Cl₂O是氯自由基的重要来源。因此，中美两国科学家利用从头算分子动力学计算方法，研究了液相/冰冻层空气-水界面上次氯酸(HOCl)自反应生成Cl₂O的化学新机制。研究发现，与气相中HOCl一步自反应即可生成Cl₂O的机制不同，液相/冰冻层空气-水界面上的Cl₂O生成涉及两个基元反应：i)一个是HOCl脱质子化反应，产生ClO^-，ii)另一个是HOCl被ClO^-提取Cl^-的反应，生成Cl₂O。此外还发现在引入水、硝酸，碱如氨、甲胺和二甲胺等作为催化剂后，HOCl的第一步反应脱质子化步骤被明显加快，因此导致Cl₂O的生成速率也得到显著提高。特别是在碱催化条件下，Cl₂O的生成效率较其他条件具有大幅提升。由此研究表明：在极地平流层和低层对流层大气中，HOCl在液相/冰冻层空气-水界面上的自反应是大气中Cl₂O的一个潜在来源。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c11337