激发态二氯甲烷诱导的结合电离质谱新技术

  • 日期:2019-04-28
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        挥发性有机物(VOCs)的高灵敏在线检测在环境、医疗、安全等诸多领域均有重要应用。近年来,质谱法因其在灵敏度、准确度和检测速度方面的优越性在VOCs检测领域起到越来越重要的作用。其中,离子源作为质谱仪的核心组件,其电离方式和离子化效率是决定质谱分析能力和检测灵敏度的一个主要因素。结合电离是一种通过中性物质(激发或不激发)碰撞产生离子的方法,其中涉及新键的生成及化学能的释放转化为电离能的过程。目前的结合电离通道单一,无法在质谱离子源中用来直接、高效地产生待测物离子。

        我们近期的研究发现:在真空紫外光的作用下,激发态二氯甲烷(CH2Cl2)可与水蒸汽及含氧或含氮的极性有机物发生结合电离反应,诱导H2O将其质子转移给待测物,生成质子化的待测物阳离子。这种全新的电离反应对含氧挥发性有机物(OVOCs)具有广谱性,可直接用来选择性高灵敏检测OVOCs,对普通OVOCs的离子化效率高达10-3~10-1,比直接真空紫外光电离效率提高3个数量级以上。此外,该技术也可使高纯氮载气中的痕量H2O分子高效电离,生成通量高达1011 ions s-1的H3O+,可与质子转移反应质谱(PTR-MS)技术结合,用来高灵敏检测广谱性的VOCs。由于采用单一电离通道的电离方式,产生的杂质离子很少,有助于降低仪器的检测限,以及进行复杂混合物的在线分析。 使用该电离源结合飞行时间质谱装置获得多种OVOCs的检测灵敏度达到数千counts pptv-1 s-1,比现有VOCs电离技术高2个数量级以上,有望为VOCs高灵敏检测技术带来革命性突破。

       目前该技术已成功用于气、液、固相VOCs样品的在线检测,在线顶空测量河流等水体中的嗅味物质,检测限最低达0.04 ng L-1,等于或优于离线富集技术的检测方式。