[發明專利]一種質譜納噴霧電極及其制作方法和應用

有效

• 申請號: 201110207856.2
• 申請日: 2011-07-22
• 公開（公告）號: CN102324375A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 康經武;張含智
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海有機化學研究所
• 主分類號: H01J49/16
• 分類號: H01J49/16;H01J9/02;G01N27/62
• 代理公司: 上海海頌知識產權代理事務所(普通合伙) 31258
• 代理人: 何葆芳

技術領域

本發明涉及一種質譜納噴霧電極及其制作方法和應用，具體說，是涉及一種基于碳納米管摻雜溶膠-凝膠導電涂層的質譜納噴霧電極及其制作方法和應用，屬于電極技術領域。

背景技術

電噴霧離子化技術是將高電壓(1～5KV)施加于荷電液滴以產生噴霧，它極大的方便了質譜與各種液相分離技術的聯用。Wilm和Mann進一步發展了這項技術，提出“納升級流速電噴霧”(簡稱為“納噴霧”)的概念。將質譜進樣流速由10μL/min～1mL/min下降到納升每分鐘。隨著流速的下降，納噴霧離子化的效率大大提高；無需鞘氣或加熱輔助即可產生穩定的噴霧，簡化了質譜儀器的構造。

為了獲得持久且穩定的納噴霧，人們一直致力于研究優良的噴霧電極。至今發展的有不銹鋼針電極和石英毛細管噴針電極，前者將進樣毛細管插入到不銹鋼針內，電壓施加于鋼針上；而后者是將導電涂層直接涂覆于拉制成尖錐的石英毛細管噴針表面以便于連接外加電壓。后者設計簡單，在獲得信號強度方面也明顯優于前者。已經采用的導電涂層，有金屬(包括金、銀、銅、鎳)涂層、非金屬(石墨)涂層等。Kriger等人最先報道了金涂層毛細管噴針電極(簡稱為“金涂層電極”)的應用，他們對比了10μm和25μm內徑的金涂層石英毛細管電極與32GA內徑不銹鋼針電極對細胞色素c的測定。結果顯示，溶解在75％甲醇/24％水/1％乙酸(V/V/V)溶液中的細胞色素c(21μmol/L)，10μm內徑的金涂層電極在進樣流速為0.1μL/min時就可以測定樣品，樣品消耗量僅為0.32pmol，是采用32GA不銹鋼針電極測定時用量的1/10，而基峰強度卻是后者的2.9倍；25μm內徑的金涂層電極得到的基峰強度是不銹鋼針電極的6倍，顯示了金涂層電極在減少樣品用量及增加信號強度方面的優勢。然而噴金技術在一般實驗室無法實現，而且金涂層與毛細管表面結合很弱，雖然經過預先在毛細管表面修飾一層硅烷化試劑后可以得到改善，但是金涂層的壽命仍然較短。

Zhu，X.等報道了一種石墨涂層的毛細管噴針電極(簡稱“石墨涂層電極”)，該電極涂層的制作方法繁瑣，需選用較多的原料。該電極在質譜正離子模式下可連續工作200h，但并不適用于低流速(＜200nL/min)下樣品的測定；且需要較高的電噴霧電壓(＞3.5KV)，原因在于石墨的多晶體結構造成自由電子跨越各晶體晶界時存在能壘，使得其導電性不如金屬。

很多情況下人們研究的毛細管噴針電極并不理想：Her等報道的碳涂層的毛細管噴針電極雖然制作簡單，只需用鉛筆在涂過Mark筆液體的毛細管表面劃過，但該噴針接觸有機溶劑就會溶掉涂層，使用壽命有限；Olsen提出的鎳涂層噴針電極只可使用8h。

綜上所述，如何制作結實且實用的質譜納噴霧電極是當前研究重點之一。

發明內容

為了解決現有的質譜納噴霧電極存在的使用壽命短、不穩定、制作繁瑣、成本高等問題，本發明提供一種具有穩定性好，靈敏度高，得到的質譜結果重現性好，使用壽命長的質譜納噴霧電極及其制作方法和應用。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種質譜納噴霧電極，其特征在于，是由熔融石英毛細管和涂覆于所述毛細管出口端的摻雜碳納米管的溶膠-凝膠復合材料組成，所述的摻雜碳納米管的溶膠-凝膠復合材料是指碳納米管與金屬或非金屬醇鹽為前驅體以溶膠-凝膠法形成的復合材料。

所述的熔融石英毛細管的總長推薦為10～11cm，內徑推薦為10～100μm，優選為40～60μm。

所述的毛細管出口端可以是尖端，也可以是斜端，優選為尖端。

所述的尖端可以用砂紙打磨，也可以通過激光拉制而成，優選為砂紙打磨。

所述的摻雜碳納米管的溶膠-凝膠復合材料優選涂覆于所述毛細管出口端的1～2cm。

所述的碳納米管為單壁碳納米管或多壁碳納米管，優選為單壁碳納米管。

所述的金屬醇鹽優選為鋁或鋯醇鹽；所述的非金屬醇鹽優選為硅醇鹽。