硝基苯、硝基甲苯环境污染物光解产生瞬变物种过程的动力学研究

硝基苯、硝基甲苯是一类重要的环境污染物，它们在太阳光的照射下发生光化学反应，产生NO2、NO、O、OH等超短寿命的瞬变物种。这些瞬变物种在导致城市光化学烟雾、酸雨形成和臭氧层损耗等环境污染现象中，进行直接的光化学反应或起关键的催化作用。因此，研究这些环境污染物光解产生瞬变物种过程的动力学具有重要的意义。本项目拟从理论上研究硝基苯、硝基甲苯环境污染物分子在多个电子激发态上的微观解离过程，包括各种解离产物通道的势能面信息、不同电子激发态势能面之间的内转换（internal conversion, IC）与系间交叉（intersystem crossing, ISC）、以及分子异构化过程等；并结合具体实验，给出光解过程较详细的动力学信息，从而为进一步研究其它硝基芳香烃类环境污染物的光解过程提供有重要价值的理论依据与参考。

硝基芳香烃类化合物应用广泛且在环境中大量存在，是一类重要的环境污染物。它们在太阳光的照射下发生光化学反应，产生NO2、NO、OH等超短寿命的瞬变物种。这些瞬变物种在导致城市光化学烟雾、酸雨形成和臭氧层损耗等环境污染现象中，进行直接的光化学反应或起关键的催化作用。例如，光化学反应生成的OH与空气中的痕量金属（Pb、Na、Mg 等）、硫酸盐、硝酸盐、水及一些有机物（羧酸、脂类、醇类、芳环化合物）形成气溶胶微粒，从而导致城市光化学烟雾。硝基苯、硝基甲苯是最简单也是最具代表性的硝基芳香烃类环境污染物，研究它们光解产生瞬变物种的过程具有重要的科学和现实意义。.本项目致力于研究硝基苯、硝基甲苯光解产生瞬变物种的动力学过程。首先对硝基苯、硝基甲苯在基态和几个较低激发态上的稳态构型进行了优化，计算了准确的单点能。然后对几个解离通道上的势能面信息进行了扫描，发现S1、T2和S0三个势能面之间存在非绝热过程。其中S1和T2之间的系间穿越（Intersystem Crossing, ISC）过程强度要比S1和S0之间的内转换过程（Internal conversion, IC）大。硝基苯在S0态上主要是通过“Roaming-mediated”过渡态先异构化为苯基亚硝酸(C6H5ONO)，然后再解离生成NO产物。硝基甲苯的计算结果与硝基苯类似。