原位光电离质谱技术原理及应用

原位质谱技术具有原位、微量、实时、在线、无需样品预处理的特点.近年来,基于不同电离原理开发的原位离子化技术相继问世.原位光电离是一种基于大气压光电离的离子化技术,具有无电离极性歧视、电离碎片少以及抗基质效应强等优点.原位光电离通常需引入掺杂剂以增强离子化效率,待测物既可通过光致直接电离,亦可通过光电离诱导的离子分子反应...     

中国乌龙茶“白芽奇兰”香气成分的气相色谱／质谱分析

以ＨＰ－ＩＮＮＯＷａｘ毛细管柱为分离柱,气相色谱／质谱（ＧＣ／ＭＳ）分析中国乌龙茶“白芽奇兰”的香气成分,结果表明,“白芽兰”茶的香气主成分为：氧化里哪醇,α－萜品醇、里哪醇、乙酸、苯甲醇、苯乙醇、苯乙腈、巴他－３－乙烯酯、橙花醇、橙花叔醇、苏合香烯及４－王酮等。     

在线单粒子质谱研究进展

单粒子质谱(SPMS)能够在线测量气溶胶粒子的粒径和化学组成,在大气化学研究、环境污染监测等方面有广泛的应用前景。一般的在线单粒子质谱主要由进样系统,粒径测量系统和化学组分分析系统三部分组成。气溶胶粒子来源广泛,组成复杂,对于不同类型的气溶胶粒子需要采用不同的电离方式。用于研究气溶胶颗粒的单粒子质谱种类繁多,激光电离单粒子质谱和电子轰击电离单粒子质谱是最早出现也是目前发展较为成熟的两种仪器。近年来出现了一些采用软电离技术的新型单粒子质谱,能够对气溶胶的化学组分进行定量分析。随着科技的不断发展,提高仪器的性能以扩展仪器的应用范围,仪器的商品化将是单粒子质谱仪发展的主要趋势。     

光电离质谱技术在线监测不同部位烟草裂解产物

为了实时、在线研究烟草原料烟丝的热裂解产物,本工作搭建了一套热裂解光电离质谱装置。利用真空紫外光电离飞行时间质谱装置研究烤烟烟丝不同部位(上-B2F、中-C3F和下-X2F)分别在300、400、500、600和700℃热裂解时的产物,在线获得3个部位烟丝一系列热解产物的光电离质谱图,比较不同裂解温度下热解产物的变化规律。实验进一步分析了500℃下热解产物,如乙烯胺(m/z 43)、异戊二烯(m/z 68)和二甲基呋喃(m/z 96)等信号强度随时间的动态变化曲线,掌握裂解反应的动态变化过程。通过主成分分析(PCA)法对裂解产物质谱图进行统计分析,得到不同部位烟丝化学成分的差异。其中,m/z 58、96、110组分为下部烟(X2F)热解的标志性产物,m/z 43、126组分为中部烟(C3F)的代表性产物,上部烟(B2F)的主要代表性产物为m/z 84组分。结果表明,光电离质谱技术是一种研究烟草热解产物动态变化的重要手段,可通过评估裂解产物中主要成分及相对含量快速区分不同部位烟草样品。     

气相色谱质谱联用分析云南玫瑰鲜花饼的香气成分

应用固相微萃取-气相色谱质谱法分析鉴定云南玫瑰鲜花饼香气物质。利用Amidis质谱解卷积和鉴定软件和保留指数结合鉴定香气化合物。并用FID进行定量测定。从玫瑰鲜花饼馅料里共鉴定测定了141个组分。主要组分有香茅醇7.348%,香叶醇5.246%,橙花醇3.787%,苯甲醇8.001%,苯乙醇33.605%等。     

在线光电离质谱结合GC/MS研究阻燃型聚氨酯的热解

本工作利用热重（TG）、气相色谱-质谱（GC/MS）以及在线光电离质谱法对聚氨酯硬泡（RPUF）和添加了阻燃剂聚磷酸铵（APP）与可膨胀石墨（EG）的RPUF的热解过程进行了研究。热重分析结果显示,3种材料的热降解过程均可分为两个阶段。GC/MS对3种材料热解产物的检测结果表明,APP的加入促使大量含氮多环芳烃生成,这些多环芳烃加速了高温下RPUF表面焦炭层的形成,有助于提高阻燃效果;而EG对于RPUF热解产物没有明显影响,说明EG是一种典型的物理膨胀型阻燃剂。在线光电离质谱的实验结果进一步验证了上述结论,并得出RPUF、RPUF/APP、RPUF/EG热解过程的两个阶段分别来自聚氨酯的初始热分解以及初始热解产物的二次分解。     

黄酒香气成分的研究

本实验采用顶空固相微萃取法提取了5种不同成熟期黄酒的香气成分,并用气质联用仪对各组分进行了分离、鉴定和定量。分析结果显示：各种黄酒均检出70种左右的香气物质,主要为醇、酸、酯、醛、酮五类物质;各香气物质在不同成熟期黄酒中的含量有所不同,与成熟期1、3年的黄酒相比较,成熟期8、10年的香气成分中异丁醇、异丁基甲醇等含量相对较少,而乙酸乙酯等含量则较多,由此可推测,黄酒的成熟过程促进了乙酸乙酯等成分的生成。为进一步研究黄酒的风味,开发新型风味黄酒提供基础数据。     

真空紫外光电离质谱在线检测卷烟主流烟气气溶胶中气体和颗粒物的化学成分

本文采用吸烟机模拟吸烟状态,结合自制的真空紫外光电离质谱仪,在线检测和表征卷烟主流烟气中气体和颗粒物的化学成分,获得各自的特征成分,并开展逐口抽吸特性研究。结果表明,卷烟主流烟气中的气体成分主要为小分子质量的挥发性有机物,而颗粒物的成分复杂,在质谱仪质量分析范围(m/z<400)内均有检出。烟气两相成分的归属结果显示,部分成分主要以气体形式存在于烟气中,而另一些成分仅存在于颗粒物中。此外,研究发现,苯酚、糠醛、二羟基苯、二甲基苯酚、愈创木酚和柠檬烯等成分在气相和颗粒相中均有检出。逐口分析中,气体成分呈现2种变化特征,绝大多数成分的信号强度随抽吸口数增加而增强,而部分不饱和烃则在第2口抽吸中具有较高的相对强度,之后逐渐降低并趋于稳定或略有上升;几乎颗粒相中所有成分都呈现逐口增强的趋势,与气相成分相比,颗粒相成分的增长趋势更平缓。     

具有阈值电离能力的四极质谱离化器的研制

我们已成功研制出国内第一台具有阈值电离能力的电子轰击电离四级质谱离化器。该离化器电子能量在8．5eV～95eV范围连续可调,电子能量发散半宽度上限为0．5eV。利用该阈值电离技术,我们实现了对N2／CO混合体系中二物种的选择电离及质谱检测。另外,对一些重要气体分子在阈值附近的相对电离截面进行了测定。     

集束毛细管柱富集便携式光电离飞行时间质谱检测大气中苯系物

本研究利用集束毛细管柱研制了一种新型富集进样装置,并与便携式光电离飞行时间质谱(PI-TOF-MS)联用,实现了环境空气中苯系物的高灵敏检测。该富集进样装置无需制冷即可高效吸附苯系物,经过条件优化,样品经500 mL/min流速采样4 min,以2 mL/min载气流速进样3 min,捕集阱降温3 min,即可完成样品分析。与直接进样相比,富集进样后,苯、甲苯和对二甲苯的信号强度分别提高了130、220和255倍,相关系数(R²)均大于0.99,检出限分别达到0.23、0.19和0.23μg/m³,平行检测7个周期的相对标准偏差(RSD)小于6%。将研制的集束毛细管柱富集进样-便携式PI-TOF-MS应用于实际环境空气检测,结果表明,该仪器能够满足大气中痕量苯系物的检测需求,在现场环境快速检测领域具有广阔的应用前景。     

超声雾化萃取大气压光电离质谱法快速分析烟草化学成分

随着烟草工业的发展,对烟草样品进行快速、准确和高灵敏度地分析检测已经成为烟草化学发展的必然趋势和产品研发的现实需求.本工作利用超声雾化萃取大气压光电离质谱(EAPPI-MS)技术,无需样品预处理和色谱分离,对1R5F、3R4F、都宝、七星和王冠5种卷烟烟丝中的化学成分进行直接、快速分析,鉴别出醇、酮、酸、酯、醛、酚、生...     

聚丙烯腈纤维热稳定化过程的光电离质谱研究

利用热解-单光子电离飞行时间质谱(Py-SPI-TOF MS)和热重-质谱(TG-MS)联用仪研究了聚丙烯腈（PAN）原丝在氮气和空气两种气氛下的热稳定化过程。结果表明,PAN原丝在发生热失重之前便已形成部分环化结构,随着温度的升高,PAN原丝在氮气气氛下呈现出2个热分解阶段：第1阶段为线型分子链的断裂以及含氮小分子的脱除,主要生成HCN、NH₃、丙烯腈单体、二聚体以及三聚体等热解产物;第2阶段为环化结构的热裂解,伴随着较多成环化合物和轻质烯烃的产生。而在空气气氛中,氧化作用有利于环化结构的形成和稳定,明显抑制了第2阶段的热分解。此外,较慢的升温速率也有助于环化结构的形成。依据光电离质谱实时在线的研究结果,证明了氧气和温控条件在PAN原丝热稳定化过程中具有关键性作用。     

光电离质谱技术快速采样研究自然抽吸卷烟烟气的口腔残留

建立了一套烟气抽吸采样系统,结合光电离飞行时间质谱,实时、在线分析不同抽吸者在自然抽吸卷烟过程中卷烟烟气气相化学成分的口腔残留。利用毛细管负压对吸烟者吸入和呼出口腔的烟气气相成分取样,直接引入至光电离质谱腔中进行电离、分析。对5种烤烟型卷烟样品中选取的醛酮类、苯酚、甲硫醇、氮杂环类以及不饱和碳氢化合物等14种化学成分进行不同抽吸者口腔残留测试。结果表明,烟气在口腔中停留2 s时,3种类型抽吸习惯(浅度烟龄、中度烟龄和重度烟龄)的7名人员口腔中残留效率大致分为3类,醛酮类属于口腔高残留化合物,苯酚、甲硫醇和氮杂环类属于中等残留化合物,而不饱和碳氢化合物属于相对较低残留化合物。这种直接从吸烟者抽吸过程取样分析的方式,能够真实反映吸烟者在自然抽吸过程口腔中烟气的残留情况。     

PAN纤维共聚单体作用机理的光电离质谱研究

本工作以丙烯腈/衣康酸(IA)二元共聚原丝以及丙烯腈/IA/丙烯酸甲酯(MA)三元共聚原丝为研究对象,利用热重分析仪(TG)和热解-同步辐射真空紫外光电离质谱(Py-SVUV-PIMS)对其热稳定化过程进行研究。TG结果表明,氮气气氛下,二元共聚原丝(PAN/IA)和三元共聚原丝(PAN/IA/MA)分别呈现三阶段和两阶段的热分解过程,其中PAN/IA的第一和第二阶段均对应PAN线型分子链的断裂,但前者是由自由基环化反应放热引发的,后者则是由正常温度下的热分解所致,而单体MA的加入显著抑制了自由基环化反应,使得PAN原丝的热稳定化能够以单体IA诱导的离子型环化反应为主较平缓地进行,相应的热失重过程也由两阶段转变为了单阶段。Py-SVUV-MS的实验结果表明,两种共聚PAN原丝在程序升温过程中会生成包括含氮小分子、丙烯腈单体及低聚物、成环化合物在内的三类主要热解产物,对比各类产物的生成趋势和产量,推断单体MA通过降低PAN结构的规整度,使其无定形化,从而增加环化反应的引发点,促进PAN原丝向稳定的预氧丝转变,同时由典型热解产物——甲基丙烯腈的生成路径可知,MA本身并不参与PAN大分子的环...     

热裂解-在线真空紫外光电离质谱法研究固体物热裂解

为了实时、在线研究一些固体物质的热裂解产物,自行搭建了一套热裂解-在线真空紫外光电离质谱装置。利用真空紫外灯作为电离源,并结合垂直引入飞行时间质谱,初步研究了聚丙烯在400~600 ℃和卷烟烟丝在400~700 ℃热解时释放的气相产物。本实验不仅在线获得了一系列热解气相产物的光电离质谱图,还了解了各产物,如丙烯（m/z 42）、戊二烯（m/z 68）等在不同温度下随时间的变化曲线,从而获知热解反应的动态变化过程。结果表明,真空紫外光电离质谱法是研究固体物热裂解的重要手段,可以为研究热解动态变化和产物形成机理提供重要信息。     

一种应用于煤化工行业过程监测的质谱定量分析方法

为了满足煤化工行业对生产工艺监测与过程控制的需要,建立了一种在线质谱定量分析方法。相比传统在线色谱在煤化工过程监测中的应用,在线质谱监测系统具有实时在线测量组分多、响应速度快、稳定性好、动态范围宽等优点。采用聚光科技Mars-550过程气体质谱分析仪,建立了一种应用于工业过程监控的质谱定量分析方法,包括分析原理、数据采集及处理方法。以合成氨工艺过程控制中气体组分浓度的监测为例,对定量离子的选取、数据处理和结果分析进行了详细的阐述,定量相对误差小于1%。该方法具有实时、快速、准确、多流路、多组分分析的特点。     

同步辐射真空紫外光电离质谱在燃烧和催化研究中的应用进展

燃烧是当今世界的主要能源来源,在交通运输、工业生产和航空航天等领域发挥着重要的作用.燃烧过程伴随着污染物的产生,带来严重的环境问题.为了提高燃烧效率、降低污染物排放,我们需要理解并认识燃烧,最终可以控制燃烧.中间产物是燃烧反应网络的链载体,对关键中间产物定性和定量测量是认识燃烧的重要环节,也是发展和验证燃烧反应动力学模...