在國家自然科學基金等資助下,中國科學技術大學國家同步輻射實驗室齊飛教授與美國、德國科學家合作,首次觀察到系列碳氫化合物氧化過程的重要中間體—烯醇,這一研究成果以Science Express形式發表在5月12日出版的國際知名學術刊物Science雜志上。國外的一些學術媒體隨后作了相關報道和評述。這一研究工作由美國、中國、德國5個研究小組共同參與。實驗工作在中國科技大學國家同步輻射實驗室的同步輻射裝置和美國勞倫斯伯克利國家實驗室的先進光源(the Advanced Light Source - ALS)上完成。
Erlenmeyer在1880年曾預言烯醇應該是碳氫化合物氧化的中間物,但直到1976年才首次在氣相化學反應中觀察到最簡單的烯醇—乙烯醇。齊飛等人的研究發現,不僅乙烯醇是一種普遍的燃燒中間物,而且首次在火焰中發現了分子量更大的烯醇:如丙烯醇和丁烯醇。燃燒化學的研究已經有150年歷史,盡管全世界眾多的科學家一直在此領域不懈努力,但直到同步輻射光電離質譜技術應用于火焰研究,才使碳氫化合物燃燒過程中的中間體—烯醇的發現成為現實。研究證明不完全氧化在碳氫化合物氧化機理的應用中占有很重要的地位,如燃料電池中發生的氣相化學反應主要就是不完全氧化過程,而不完全氧化的產物正是大氣污染物的主要來源之一。以前的研究都沒有涉及到烯醇類物質,齊飛等人的實驗結果表明已有的碳氫化合物氧化模型需要做修正并將為燃料電池及超臨界水中不完全氧化過程的模擬及燃燒污染物的控制策略方面提供新的途徑。
齊飛等人的研究成果歸功于他們建成的同步輻射光電離結合分子束質譜研究燃燒及火焰的裝置。他們發展了一種新的離子囚禁技術,將信噪比提高了約105-6,大大提高了探測器的靈敏度和儀器的分辨率,徹底消除了電子信號的干擾,可以準確地探測到燃燒過程中的所有中間物和自由基。這是目前世界上靈敏度最高、波長范圍覆蓋最寬的研究燃燒及火焰裝置。
近兩年的實驗證明,同步輻射光電離技術和超聲分子束取樣相結合具有無可比擬的優越性,已準確獲得了許多對了解燃燒動力學模型極為重要的實驗信息。同步輻射光電離用于燃燒化學研究是一個突破性的進展,將會對燃燒化學的研究帶來深遠的影響。
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