一种乙二醛和/或甲基乙二醛的无碎裂质谱检测方法技术

本发明专利技术公开了一种乙二醛和/或甲基乙二醛的无碎裂质谱检测方法，本发明专利技术属于乙二醛和/或甲基乙二醛的分析方法技术领域，所述方法选取了化学活性合适的带电物种与乙二醛和/或甲基乙二醛发生碰撞反应，不仅能够高效电离乙二醛和/或甲基乙二醛，还能够保证乙二醛和/或甲基乙二醛不发生碎裂，直接形成分子量与乙二醛和/或甲基乙二醛相同的唯一的产物离子。所述检测方法不仅可以用于乙二醛和/或甲基乙二醛的检测，还可以用于检测大气中是否含有乙二醛和/或甲基乙二醛。

【技术实现步骤摘要】
一种乙二醛和/或甲基乙二醛的无碎裂质谱检测方法
本专利技术涉及乙二醛和/或甲基乙二醛的分析方法
，具体地说，涉及一种乙二醛和/或甲基乙二醛的无碎裂质谱检测方法。
技术介绍
乙二醛(CHOCHO)与甲基乙二醛(CH3COCHO)是大气含氧挥发性有机物(OVOCs)中重要的自由基活性前体物。其来源广泛，并对大气氧自由基的生成起着重要的作用。乙二醛与甲基乙二醛的准确检测，对研究大气二次污染的成因与科学制定防控措施有着重要意义。由于乙二醛与甲基乙二醛的化学活性较高、碳碳键易断裂的特点，二者的离子化一直面临着巨大的挑战。质谱检测中，带电物种(离子或电子)与待测分子作用，是电离中性待测分子的主要手段。其中，水合氢离子(H3O+)是一类常用的离子，但在用于乙二醛与甲基乙二醛的检测中，其检测效率受到环境湿度影响，且离子碎裂难于抑制(Pang等人,Atmos.Meas.Tech.2014,7,第373-389页；deGouw等人，J.Geophys.Res.2003,108,4682；等人，J.MassSpectrom.2017，52，第30-35页)。O2+、NO+等离子广泛应用于有机物小分子的质谱检测，二者均会导致乙二醛与甲基乙二醛分子的碎裂(Michel等人，Int.J.MassSpectrom.2005,244,第50-59页)。负电荷物种方面，高能电子(e-)可通过与中性分子碰撞将其电离，但只能得到碎片离子(JürgenH.Gross，MassSpectrometry:ATextBook3rdEd.2017，第30-36页)；动能较低的电子可吸附于乙二醛或甲基乙二醛从而将其电离，但待测的乙二醛或甲基乙二醛分子需要通过化学修饰，并伴有严重的离子碎裂(Yu等人，Environ.Sci.Technol.1995，29，第1923-1932页)。人们还尝试了CH3COO-、I(H2O)n-等非金属离子，但这些离子与乙二醛或甲基乙二醛的反应效率较低，检测灵敏度较差，均难以用于大气中乙二醛与甲基乙二醛的质谱检测。综上所述，现有的质谱电离手段均难以有效电离乙二醛与甲基乙二醛，或在电离乙二醛与甲基乙二醛时产生大量的碎片离子。现有的质谱检测方法均需在质谱前增加色谱装置分离，才可有效检测乙二醛与甲基乙二醛，但色谱大大增长了检测所需的时间，无法实现气体浓度的实时检测。总之，目前尚未有报道直接利用质谱快速无碎裂检测乙二醛与甲基乙二醛的实例。
技术实现思路
为了改善现有技术中存在的上述问题，专利技术人通过大量的实验研究发现，通过物理化学作用使金属材料产生的带电物种在与乙二醛和/或甲基乙二醛作用时，表现出不同的反应活性。据此，专利技术人对反应条件进行调整和筛选，成功地将金属材料产生的带电物种应用于乙二醛和/或甲基乙二醛的检测中，进而有效地实现了乙二醛和/或甲基乙二醛的无碎裂质谱检测，并基于此提出了本专利技术。为实现上述目的，具体采用如下技术方案：一种乙二醛和/或甲基乙二醛的无碎裂质谱检测方法，所述方法包括如下步骤：(1)采用物理化学方法对金属进行处理使其产生带电物种；(2)使用缓冲气体将步骤(1)产生的带电物种冷却并载入反应管；(3)将待测气体送入步骤(2)所述的反应管，使其与冷却后的带电物种在反应管中发生碰撞反应，生成电离产物；(4)将步骤(3)所述的电离产物经质谱检测器进行检测，根据电离产物的质荷比，确认是否含有乙二醛和/或甲基乙二醛，即实现乙二醛和/或甲基乙二醛的无碎裂质谱检测。根据本专利技术，步骤(1)中，所述物理化学方法为本领域技术人员公知的任一种对金属进行处理后可以使其产生带电物种的方法；作为示例性地，所述物理化学方法包括溅射法或放电法中的至少一种，优选为溅射法，还优选为激光溅射法，优选地，所述激光的频率为1～2000Hz，优选为10-200Hz。所述激光可以为本领域技术人员知晓的任一种激光器发出的，例如为Nd3+:YAG激光器。根据本专利技术，步骤(1)中，所述金属为本领域技术人员知晓的任一种通过上述物理化学方法可以产生带电物种的金属；作为示例性地，所述金属为主族金属或过渡金属中的一种或其合金，优选为过渡金属或其合金；例如为金、钒、铁、铝或其合金。根据本专利技术，步骤(1)中，所述带电物种为本领域技术人员知晓的任一种带电物种，只要其可以与待测气体中的乙二醛和/或甲基乙二醛发生碰撞反应，生成电离产物即可。优选地，所述带电物种为离子和/或电子。根据本专利技术，步骤(2)中，对所述缓冲气体没有特别的限定，其可以为本领域技术人员知晓的任一种不与经步骤(1)产生的带电物种、乙二醛、甲基乙二醛、乙二醛和/或甲基乙二醛的电离产物发生反应的惰性气体或空气，例如为氦气、氩气、氮气、合成空气或空气中的一种或几种。本专利技术中，所述缓冲气体进入反应管内的瞬间气压不小于50Pa，例如为100Pa。本专利技术中，所述缓冲气体的纯度为98％以上，例如为99.999％的氦气。本专利技术中，对所述合成空气没有特别的限定，其可以为本领域技术人员知晓的任一种方法发生的合成空气。根据本专利技术，步骤(2)中，冷却后的带电物种的平均动能不大于1eV。根据本专利技术，步骤(2)中，所述冷却的过程没有特别的限定，本领域技术人员知晓的，可以实现所述带电物种的冷却的任一种装置或是操作方式均可。示例性地，所述冷却是在特定长度和直径的细管中实现的；例如可以是在上述的缓冲气体的载带下，通过上述细管即可实现对带电物种的冷却；其中，对所述细管的具体长度和直径没有特别的限定，保证其冷却后的带电物种的平均动能不大于1eV即可。根据本专利技术，步骤(3)中，所述反应管可以为本领域技术人员知晓的任一种适用于待测气体与带电物种发生电离反应的反应管，或者选用与质谱装置适配的反应管即可；优选为流动反应管。根据本专利技术，步骤(3)中，若待测气体中含有乙二醛和/或甲基乙二醛，则所述电离产物为分子量与乙二醛和/或甲基乙二醛完全相同的离子。根据本专利技术，步骤(3)中，所述待测气体可以为需要检测的乙二醛和/或甲基乙二醛气体，也可以为需要检测其中是否含有乙二醛和/或甲基乙二醛气体的混合气体，例如为大气。根据本专利技术，步骤(4)中，所述质谱检测器为本领域技术人员知晓的任一种可以对电离产物进行检测的质谱检测器；作为示例性地，所述质谱检测器为飞行时间质谱、离子阱质谱、四极杆质谱或傅里叶变换离子回旋共振质谱中的一种，优选为飞行时间质谱。根据本专利技术，步骤(4)中，若检测结果中包括质荷比为58的检测结果，说明待测气体中含有乙二醛；若检测结果中包括质荷比为72的检测结果，说明待测气体中含有甲基乙二醛。根据本专利技术，所述检测方法不仅可以用于乙二醛和/或甲基乙二醛的检测，还可以用于检测大气中是否含有乙二醛和/或甲基乙二醛。根据本专利技术，所述检测方法难以电离大气中的主要成分(包括氮气，氧气，二氧化碳，稀有气体(氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气等)，水蒸汽等)，也不会电离常见的有机物(如苯、甲醛、甲烷、乙醇等)。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种乙二醛和/或甲基乙二醛的无碎裂质谱检测方法，所述方法选取了化学活性合适的带电物种与乙二醛和/或甲基乙二醛发生碰撞反应，不仅能够高效电离乙二醛和/或甲基乙二醛，还能够保证乙二醛和/或甲基乙二醛不发生碎裂，直接形成分子量与乙二醛和/或甲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种乙二醛和/或甲基乙二醛的无碎裂质谱检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)采用物理化学方法对金属进行处理使其产生带电物种；(2)使用缓冲气体将步骤(1)产生的带电物种冷却并载入反应管；(3)将待测气体送入步骤(2)所述的反应管，使其与冷却后的带电物种在反应管中发生碰撞反应，生成电离产物；(4)将步骤(3)所述的电离产物经质谱检测器进行检测，根据电离产物的质荷比，确认是否含有乙二醛和/或甲基乙二醛，即实现乙二醛和/或甲基乙二醛的无碎裂质谱检测。

【技术特征摘要】
1.一种乙二醛和/或甲基乙二醛的无碎裂质谱检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)采用物理化学方法对金属进行处理使其产生带电物种；(2)使用缓冲气体将步骤(1)产生的带电物种冷却并载入反应管；(3)将待测气体送入步骤(2)所述的反应管，使其与冷却后的带电物种在反应管中发生碰撞反应，生成电离产物；(4)将步骤(3)所述的电离产物经质谱检测器进行检测，根据电离产物的质荷比，确认是否含有乙二醛和/或甲基乙二醛，即实现乙二醛和/或甲基乙二醛的无碎裂质谱检测。2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤(1)中，所述物理化学方法包括溅射法或放电法中的至少一种，优选为溅射法，还优选为激光溅射法；优选地，所述激光的频率为1～2000Hz，优选为10-200Hz。3.根据权利要求1或2所述的检测方法，其特征在于，步骤(1)中，所述金属为主族金属或过渡金属中的一种或其合金，优选为过渡金属或其合金；例如为金、钒、铁、铝或其合金。4.根据权利要求1-3任一项所述的检测方法，其特征在于，步骤(1)中，所述带电物种为离子和/或电子。5.根据权利要求1-4任一项所述的检测方法，其特征在于，步骤(2)中，所述缓冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：何圣贵，刘清宇，张婷，卢雪伟，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11