Kinetische Untersuchungen der Oxidation von luftgetragenen Rußpartikeln mittels ESR- und FTIR-Spektroskopie

Rußpartikel sind ein Produkt der unvollständigen Verbrennung von Kohlenwasserstoffen. Sie stellen einen wichtigen Bestandteil des atmosphärischen Aerosols dar. Die Oxidationskapazität der Troposphäre sowie die Stickoxid- und Ozonchemie der Stratosphäre werden durch Rußaerosole möglicherweise signifikant beeinflusst. Es wurde die Zersetzung bzw. Reduktion der Spurengase O3, NO2, N2O5/NO3, HNO3 und HOONO2/HO2 an luftgetragenen Rußpartikeln in der Aerosolkammer AIDA bei atmosphärisch relevanten Bedingungen untersucht. Nach dem schnellen Anfangsverlust von etwa einem Monolagen-Äquivalent Ozon sinkt die Reaktionswahrscheinlichkeit auf einen Wert, der um mindestens 3 Größenordnungen unter den in Modellrechnungen angenommenen liegt. Die Zersetzung von Ozon an Rußaerosol spielt demnach weder in der Troposphäre noch in der Stratosphäre eine Rolle. Auch für alle übrigen untersuchten Spurengase ergaben sich Reaktionswahrscheinlichkeiten, die um Größenordnungen unter den Schwellenwerten lagen, die einen Einfluss auf die Oxidationskapazität der Atmosphäre erwarten lassen. Die Oxidation durch Spurengase kann für die Entfernung von Rußablagerungen aus Katalysatoren genutzt werden. Der Abbau von Rußpartikeln durch 1 Ozon in Luft verläuft bereits bei Zimmertemperatur mit messbarer Geschwindigkeit. Der Prozess spielt allerdings in der Atmosphäre keine Rolle, da die Abbauzeit dann mehrere tausend Jahre beträgt. Unter den Bedingungen eines Diesel-Katalysators (350°C, 500 ppm NO2) werden Rußpartikel durch NO2 innerhalb von 3 h abgebaut. Zur Interpretation der Messergebnisse wurden ESR-Spektren locker abgeschiedener Funken- und Dieselrußpartikel herangezogen. Durch teilweise Oxidation von Funkenruß wird das ESR-Spektrum dem von Dieselruß immer ähnlicher. Ein Vergleich hochaufgelöster TEM-Aufnahmen lässt den Schluss zu, dass die beiden Signale unterschiedlichen Domänen der Rußpartikel zuzuordnen sind, die sich in ihrer Reaktivität deutlich unterscheiden.

Level thesis:degree_level

thesis.doctoral

Grantor dc:publisher

Universität Heidelberg

Year

2000

Author dc:creator

• Kamm, Stefan

Contributors dc:contributor

• Jürgen Prof. Dr., Wolfrum

Repository record source_url

http://www.ub.uni-heidelberg.de/archiv/1071

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