研究表明，弱水合矿物基质的界面可作为化学反应的催化位点，而这些化学反应在气相或本体条件下可能无法实现。目前已知的二氧化氮 (NO₂) 形成活性氧 (ROS) 的机制包括 NO₂ 二聚化。

近日，宾夕法尼亚大学Joseph S. Francisco，哈马德·本·哈利法大学Ivan Gladich报道了ROS HONO 的形成过程，其机制涉及单个 NO₂ 分子在弱水合方解石基质上的简单吸附。

文章要点

1）第一性原理分子动力学模拟结合增强采样技术表明，与在裸露干燥基质上的吸附相比，吸附水亚层可以增强 NO₂ 在方解石上的吸附。在弱水合方解石表面，界面电场有利于从水中提取质子，从而允许从单个吸附的 NO₂ 形成 HONO，即不需要形成 NO₂ 二聚体预复合物。

2）HONO 在方解石上的形成在动力学上比在气相中更有利，弱水合方解石表面的反应势垒为 14 kcal/mol，而气相中的反应势垒为 27 kcal/mol。与二氧化硅上的过程不同，可见光进一步光催化 HONO 生成和 HONO 解离在方解石上受到阻碍。

3）NO₂ 是一种重要的人为污染物，了解其化学性质对于解释污染地区的高 ROS 水平和雾霾形成或生命起源前的 ROS 生成至关重要。

这些发现强调了水分受限的水化条件下矿物基质如何引发在气相或本体条件下意想不到的化学途径。

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Ziao Liu, et al, Water-Catalyzed Formation of Reactive Oxygen Species from NO2, J. Am. Chem. Soc., 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c03650

https://doi.org/10.1021/jacs.4c03650