碱金属反离子调控的葡糖酸气溶胶离子特异性相行为：超分子网络刚度视角

《Journal of Environmental Sciences》：Ion-specific phase behaviors of gluconate aerosols regulated by alkali metal counter-cations: a supramolecular network stiffness perspective

　　

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  碱金属阳离子主导气溶胶的网络刚度，从而影响相变。
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  Na⁺形成刚性基质，将硫酸盐风化延迟至水合阶段。
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  K⁺形成较松散的基质，对硫酸盐风化的抑制作用较弱。
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  混合物中的离子竞争促进了早期结晶。

章节摘要

1. 引言

大气气溶胶的相态和吸湿性是其多相反应性、云凝结核活性以及与气候相关特性的关键决定因素（Freedman 等人，2024 年；P?hlker 等人，2023 年；Reid 等人，2018 年；Shiraiwa 等人，2017 年）。有机气溶胶构成了对流层颗粒物的重要组成部分，特别是在亚微米粒径范围内（Jimenez 等人，2009 年；Kanakidou 等人，2005 年）。在其多种成分中，多羟基有机

2.1. 样品制备

所有化学品均直接使用，无需进一步纯化。D-葡萄糖酸（GA，C₆H₁₂O₇，水中 49–53 wt.%）购自麦克林试剂有限公司。D-葡萄糖酸钠（SG，C₆H₁₁O₇Na，≥99 %），D-葡萄糖酸钾（PG，C₆H₁₁O₇K，≥99 %），硫酸钠（SS，Na₂SO₄，≥99 %），和硫酸铵（AS，(NH₄)₂SO₄，≥99 % 金属基准）购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。氯化钾（KCl，分析纯试剂）购自国药集团

3.1. 游离 GA 及 GA/无机盐系统的吸湿和相行为

实验观察表明，纯 GA 在整个水合 - 脱水循环中始终维持液态或非晶态，仅表现出依赖于相对湿度（RH）的膨胀和收缩，没有明显的结晶或相变迹象（Zhu 等人，2022 年）。这种稳定性很可能源于 GA 分子骨架上密集排列的五个羟基和一个末端羧基。当水分子从溶剂化壳层脱离时，GA 分子可能会组装

4. 结论及大气影响

本研究考察了多羟基有机/无机盐气溶胶的相行为和吸湿性的微观物理化学机制。结果表明，葡萄糖酸盐/硫酸盐系统的相变路径受超分子有机网络结构刚性与无机离子扩散之间动态相互作用的综合影响。通过结合宏观吸湿生长测量、原位拉曼光谱和动态流变学

竞争利益声明

作者声明，他们没有已知的竞争财务利益或个人关系可能会影响本文报告的工作。

CRediT 作者贡献声明

施孟云: 写作 – 审查与编辑，写作 – 初稿，可视化，软件，方法学，调查，形式分析，数据整理。李文静: 调查。庞书峰: 写作 – 审查与编辑，监督，资源，项目管理，方法学，资金获取，概念化。赵飞: 调查，形式分析。张云宏: 写作 – 审查与编辑。

竞争利益声明

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致谢

本研究得到了国家自然科学基金（编号 91644101）的支持。

施孟云 | 李文静 | 庞书峰 | 赵飞 | 张云宏