我国在新型质谱离子源检测VOCs方面取得重要进展

本文摘要:中国科学院生态环境研究中心大气环境科学实验室气溶胶化学研究组杨波等人在新型离子源技术和原理上获得最重要进展,其研究结果近期公开发表在分析类TOP期刊AnalyticalChemistry上。挥发性有机物(VOCs)是时隔SO2、NOx、气溶胶和臭氧污染后突显的又一大气污染问题。 目前,VOCs的在线分析仪器主要为质谱,离子源作为质谱的核心组件,其稳定性和离子化效率是检测灵敏度的决定因素之一。

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中国科学院生态环境研究中心大气环境科学实验室气溶胶化学研究组杨波等人在新型离子源技术和原理上获得最重要进展,其研究结果近期公开发表在分析类TOP期刊AnalyticalChemistry上。挥发性有机物(VOCs)是时隔SO2、NOx、气溶胶和臭氧污染后突显的又一大气污染问题。

目前,VOCs的在线分析仪器主要为质谱,离子源作为质谱的核心组件,其稳定性和离子化效率是检测灵敏度的决定因素之一。真空紫外光电离方法是传统的电离方法,其优点是可以构建硬电离,缺点是电离效率受到分析物电离能和电离横截面的容许。然而,束继年组在2016年找到在光电离中重新加入一定量的CH2Cl2,可使待测物信号强化将近百倍,且电离过程不不受分析物电离能的容许。杨波助理研究员在课题组前期工作基础上更进一步使信号强度增益提升到1000倍以上,对含氧VOCs的检测灵敏度超过数万cps/ppbv,比在线测量VOCs最灵敏的商业化仪器(PTR-MS)检测灵敏度低2-3个数量级;并通过对质子来源的确认、单光子过程的密切相关以及反应能的计算出来明确提出了由ion-pair态CH2Cl2诱导的激发态质子转移理论。

Ion-pair态是一种最重要的激发态,其数量小于相等价键激发态的数量,早在1932年就有人找到它的不存在,并指出这类电子构型储存着大量能量,但该属性未曾在实际应用于中反映出来。在新发现的电离过程中,重新加入的CH2Cl2不受真空紫外光唤起构成的ion-pair态CH2Cl2,相等于一个能量储存库,通过与载气中痕量H2O及待测物分子的超距作用,引起复合物分子重组,最后将热能和重组能同时获释用作于是以负离子的产生。这种新型电离方法,在原理上和技术上都是几乎独有的,该技术有可能为VOC高灵敏在线检测技术的发展带给革命性影响。

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