Vízgőz hatásának vizsgálata az aceton fotobomlási kvantumhatásfokára exciplex-lézer fotolízissel

1. Vízgőz hatásának vizsgálata az aceton fotobomlási kvantumhatásfokára exciplex-lézer fotolízissel Nádasdi Rebeka MTA KK Anyag - és Környezetkémiai Intézet Légkörkémiai Csoport Témavezető: Prof. Dóbé Sándor Doktoráns Konferencia 2007. II. 7.

2. Az aceton szerepe a légkörben • A felső troposzférában a karbonil vegyületek a legjelentősebb HOx források • Az aceton a metán és metanol után a harmadik legnagyobb koncentrációban jelenlevő szerves anyag a légkörben • Átlagos koncentrációja a troposzférában: 500 ppt • Természetes és antropogén eredetű forrásai egyaránt vannak • A légkörben az OH-gyökkel lejátszódó reakciója és a fotolízis • fogyasztja H. B. Singh et. al., J. Geophys. Res., Vol. 109, 2004

3. Meglepő megállapítás a szakirodalomban Aloisio és Francisco (2000) az aceton fogyási kvantumhatásfokának jelentős csökkenését tapasztalta vízgőz jelenlétében

4. Aloisio és Francisco mérési eredményei 248 nm: F = 1,02  0,07 vízgőz mentes 3 torr aceton + 9 torr vízgőz F= 0,67 0,06 vízgőz mentes 308 nm: F= 0,28 0,05 3 torr aceton + 9 torr vízgőz F= 0,06 0,04

5. Fotobomlási kvantumhatásfok meghatározása lézerfotolízissel Kutatócsoportunk által kifejlesztett új módszer Gázkromatográfiás analízissel összekapcsolt exciplexlézer fotolízis (LF/GC) • Fotolizáló fényforrás: exciplex lézer (248 és 308 nm) • Gázkromatográfiás analízis: FID-detektor, kvarc kapilláris kolonna • (30m, HP-5), T = 313 K, perfluor-metilciklohexán belső standard

6. Az aceton fotolízise Hullámhossztól függően kétféleképpen bomolhat el az aceton molekula: CH3(CO)CH3 + hn CH3CO + CH3 l < 338 nm l < 299 nm CO + 2 CH3 CH3(CO)CH3 + hn

7. LF/GC méréshez használt gázküvetta GC mintavétel termosztálás

8. Kvantumhatásfok meghatározása Különböző kioltógáz nyomásoknál az impulzusonkénti energiából és a gázkromatográfiás analízissel mért fotolitikus fogyásból számítható a fotobomlási kvantumhatásfok.

9. m V: küvetta térfogata (cm3) : abszorpciós keresztmetszet (cm2 / molekula) L: küvettahossz (cm) fablak: küvetta áteresztési tényezője n: lézerimpulzusok száma E: egy lézerlövés energiája (J)

10. Abszorpciós keresztmetszet meghatározása vízgőz jelenlétében 1:1 arányú aceton-vízgőz elegy abszorbanciájának (A) meghatározása a hullámhossz függvényében házi kialakítású UV spektrofotométerrel. A-c étrékpárok által meghatározott egyenes meredekségéből számítható az abszorpciós keresztmetszet (). c: gázmolekulák száma / cm3 L: fényút (cm) I0: detektált fényintenzitás minta nélkül I: detektált fényintenzitás minta jelenlétében T. Gierczak et. al., Chem. Phys., 1998, 229-244

11. UV spektrofotométer

12. UV abszorpciós spektrum • jó egyezés az irodalmi aceton spektrummal: • Gierczak et al. (1998) és Yujing et al. (2000) eredményeivel • - a víznek nincs szignifikáns hatása a spektrumra

13. 248 nm-es eredmények összehasonlítása

14. Vízhatás 248 nm-en Aloisio et al. (2000): Ф = 1,02 → Ф = 0,67 Aloisio (2000): S. Aloisio andJ. S. Francisco,Chem. Phys. Lett., 329, 179 (2000).

15. 308 nm-es eredmények összehasonlítása

16. Vízhatás 308 nm-en Aloisio et al. (2000): Ф = 0,28 → Ф = 0,06 Aloisio (2000): S. Aloisio andJ. S. Francisco,Chem. Phys. Lett., 329, 179 (2000).

17. Mérési eredményeim szerint a vízgőznek nincs hatása az aceton fotolízis kvantumhatásfokára.

18. Köszönettel Prof. Dóbé Sándor Dr. Szilágyi István Dr. Kovács Gergely

19. Köszönöm a figyelmet!

22. „Felületi” aceton spektrum • Acetonra jellemző spektrum, de gázfázisban nem látható szerkezet is megjelenik • Víz jelenlétében (a 249 nm-es csúcsot kivéve) jelentősen csökken a felületi abszorpció