黑碳与矿物粉尘混合物中的界面电荷转移增强了大气中的光氧化作用

《Environmental Science: Nano》：Interfacial charge transfer in black carbon–mineral dust hybrids boosts atmospheric photooxidation

黑碳-矿物粉尘混合气溶胶纳米界面促进湿度稳定光催化氧化，增强VOCs氧化效率并改变二次有机气溶胶前体动态。

　　

在大气模型中，多组分气溶胶中的协同作用仍然缺乏准确的量化。在这里，我们揭示了黑碳（BC）与矿物粉尘（例如TiO?）混合气溶胶中的纳米级界面如何驱动对湿度具有抵抗力的光化学反应，从而增强挥发性有机化合物（VOC）的氧化。通过综合流动反应器动力学和光谱学研究，我们证明黑碳的π共轭结构增强了界面电荷分离能力，使·OH的生成量比原始TiO?增加了三倍。关键的是，黑碳的疏水纳米结构保护了活性位点免受水的作用而失活，使其在50%的相对湿度下仍保持53%的催化活性，这一活性是单独使用TiO?时的2.5倍。这些混合气溶胶将氧化路径导向挥发性醛类（产率超过85%），同时抑制了酸性副产物的生成，从而改变了二次有机气溶胶前体的形成过程。我们的研究量化了在电荷转移、湿度抵抗力和产物选择性方面的纳米级协同效应，挑战了将气溶胶视为孤立组分的传统模型。这些发现通过突出界面工程化的光化学过程，提高了对受粉尘影响地区空气质量及气候反馈的预测准确性。