Carbon Nanoparticle Oxidation by NO2 and O2: Chemical Kinetics and Reaction Pathways DOI Creative Commons
Thomas Berkemeier, Ulrich Pöschl

Angewandte Chemie, Journal Year: 2024, Volume and Issue: unknown

Published: Oct. 24, 2024

Abstract Wechselwirkungen von Kohlenstoff‐Nanopartikeln mit Gasen sind zentraler Bedeutung in vielen Umwelt‐ und Technik‐Prozessen, jedoch die zugrundeliegenden Reaktionskinetiken ‐mechanismen nicht ausreichend gut verstanden. Hier untersuchen wir Oxidation Gasifizierung durch NO2 O2 unter Verbrennungsabgasbedingungen. Mit Hilfe eines umfassenden experimentellen Datensatzes einem kinetischen Mehrschichtmodell (KM‐GAP‐CARBON), werden Aufnahme Freisetzung Gasmolekülen sowie zeitliche Entwicklung der Partikelgröße Oberflächenzusammensetzung verfolgt. Die Ergebnisse einen Modellmechanismus beschrieben, verschiedene Arten Kohlenstoffatomen (rand‐ basalflächenartig) Bildung reaktiven Sauerstoff‐Intermediats (aktivierter CO‐Komplex) als geschwindigkeitsbestimmenden Schritt umfasst. Ein Übergang zwischen unterschiedlichen chemischen Regimen, welche bei niedrigeren Temperaturen Reaktivität NO 2 höheren O bestimmt sind, spiegelt sich Anstieg beobachtbaren Aktivierungsenergie ~60 kJ/mol auf ~130 wider. Wir leiten Energieprofile für drei alternative Reaktionspfade ab, uni‐ oder bimolekulare Zersetzung Sauerstoff‐Intermediaten beinhalten.

Sustainable polymeric adsorbents for adsorption-based water remediation and pathogen deactivation: a review DOI Creative Commons

Huda Alkhaldi,

Sarah Alharthi, Salha Alharthi

et al.

RSC Advances, Journal Year: 2024, Volume and Issue: 14(45), P. 33143 - 33190

Published: Jan. 1, 2024

Water is a fundamental resource, yet various contaminants increasingly threaten its quality, necessitating effective remediation strategies.

Language: Английский

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Photochemical Degradation of Iron Citrate in Anoxic Viscous Films Enhanced by Redox Cascades DOI Creative Commons
Ashmi Mishra, Kevin Kilchhofer,

Lucia Iezzi

et al.

ACS Earth and Space Chemistry, Journal Year: 2025, Volume and Issue: 9(3), P. 689 - 698

Published: Feb. 25, 2025

Iron contained in atmospheric aerosol particles can form complexes with organic ligands and initiate photochemical reactions that alter the composition physicochemical properties of particles. Depending on temperature humidity, exist different phase states, which affects reactant diffusivity chemical reaction rates. We performed coated-wall flow-tube experiments using citric acid films doped iron as proxies for secondary aerosols. quantified CO2 production under UV irradiation a function time relative humidity (RH) observed pronounced decrease decreasing RH. The kinetic multilayer model surface bulk chemistry (KM-SUB) Monte Carlo-based global optimization method were applied to all measured data determine underlying effects mass transport reactions. analysis revealed after an initial rapid reaction, photooxidation becomes limited by reoxidation FeII. Under dry conditions (RH < 65%), FeII is kinetically supply O2, slow diffusion viscous matrix leads anoxia interior film. At high > 85%), limitations cease, resulting full O2 saturation, oxidants. Reactive oxygen species play key role thus perpetuating chemistry. A single molecule triggers redox cascade from HO2, H2O2, OH, leading ≈3 cycles FeII/FeIII pair. Our parameters provide new insights constraints interplay microphysical aging mixed organic–inorganic particles, may influence their air quality, climate, public health.

Language: Английский

Citations

0

Towards a better understanding of the HO2 uptake coefficient to aerosol particles measured during laboratory experiments DOI Creative Commons
Pascale S. J. Lakey, Thomas Berkemeier,

M. T. Baeza‐Romero

et al.

Environmental Science Atmospheres, Journal Year: 2024, Volume and Issue: 4(7), P. 813 - 829

Published: Jan. 1, 2024

The first measurements of HO 2 uptake coefficients ( γ ) onto suspended aerosol particles as a function temperature are reported in the range 314 K to 263 K.

Language: Английский

Citations

2

HOSO2 Released from Mineral Dust: A Novel Channel of Heterogeneous Oxidation of Sulfur Dioxide during Dust Storms DOI Creative Commons
Kunpeng Chen,

Yuqing Sha,

Hengjia Ou

et al.

ACS Earth and Space Chemistry, Journal Year: 2024, Volume and Issue: 8(9), P. 1942 - 1950

Published: Aug. 26, 2024

Mineral dust has been recognized as an emerging source of radicals that may significantly influence the fate environmental pollutants. While production hydroxyl (OH) from aqueous surface recently clarified, other radical-produced channels have little understood. Here, we propose a novel channel hydroxysulfonyl (HOSO2) radical α-Fe2O3, ubiquitous iron mineral, during heterogeneous oxidation sulfur dioxide (SO2). The reactive force field molecular dynamic (ReaxFF-MD) simulations and density functional theory (DFT) calculations disclosed OH groups bound to α-Fe2O3 can oxidize adsorbed SO2 into HOSO2 in presence water layer. be released subsequently contribute gaseous sulfuric acid (H2SO4) formation. Our kinetic modeling revealed that, despite most converting interfacial sulfate through competing reactions on surface, abundant surface-bound high particle concentration storms enable substantial H2SO4 production. level HOSO2-released is likely comparable traditional gas-phase pathway. This study demonstrates mineral-produced play critical role transforming atmospheric pollutants hence modulate impacts mineral local regional air quality.

Language: Английский

Citations

1

Elucidating gas–surface interactions relevant to atmospheric particle growth using combined temperature programmed desorption and temperature-dependent uptake DOI
Kristen N. Johnson, Yixin Li, Michael J. Ezell

et al.

Physical Chemistry Chemical Physics, Journal Year: 2024, Volume and Issue: 26(35), P. 23264 - 23276

Published: Jan. 1, 2024

A new approach combines uptake and the temperature programmed desorption measurements to provide a molecular-level view of atmospheric particle growth. Adsorption/desorption on silica particles is discussed in terms gas structural features.

Language: Английский

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Carbon Nanoparticle Oxidation by NO2 and O2: Chemical Kinetics and Reaction Pathways DOI Creative Commons
Thomas Berkemeier, Ulrich Pöschl

Angewandte Chemie, Journal Year: 2024, Volume and Issue: unknown

Published: Oct. 24, 2024

Abstract Wechselwirkungen von Kohlenstoff‐Nanopartikeln mit Gasen sind zentraler Bedeutung in vielen Umwelt‐ und Technik‐Prozessen, jedoch die zugrundeliegenden Reaktionskinetiken ‐mechanismen nicht ausreichend gut verstanden. Hier untersuchen wir Oxidation Gasifizierung durch NO2 O2 unter Verbrennungsabgasbedingungen. Mit Hilfe eines umfassenden experimentellen Datensatzes einem kinetischen Mehrschichtmodell (KM‐GAP‐CARBON), werden Aufnahme Freisetzung Gasmolekülen sowie zeitliche Entwicklung der Partikelgröße Oberflächenzusammensetzung verfolgt. Die Ergebnisse einen Modellmechanismus beschrieben, verschiedene Arten Kohlenstoffatomen (rand‐ basalflächenartig) Bildung reaktiven Sauerstoff‐Intermediats (aktivierter CO‐Komplex) als geschwindigkeitsbestimmenden Schritt umfasst. Ein Übergang zwischen unterschiedlichen chemischen Regimen, welche bei niedrigeren Temperaturen Reaktivität NO 2 höheren O bestimmt sind, spiegelt sich Anstieg beobachtbaren Aktivierungsenergie ~60 kJ/mol auf ~130 wider. Wir leiten Energieprofile für drei alternative Reaktionspfade ab, uni‐ oder bimolekulare Zersetzung Sauerstoff‐Intermediaten beinhalten.

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