[發明專利]激發態二氯甲烷誘導氣相硝基化合物離子化方法

在審

• 申請號: 201811295221.0
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN111128670A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 束繼年;黃靖云;楊波
• 申請（專利權）人: 中國科學院大學
• 主分類號: H01J49/14
• 分類號: H01J49/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種激發態二氯甲烷誘導氣相硝基化合物離子化的方法，屬于硝基化合物檢測領域。二氯甲烷和含痕量硝基化合物的待測氣體在混合池混合后進入電離器，真空紫外光將電離器中的二氯甲烷激發，激發態的二氯甲烷誘導介質中的水分子與硝基化合物分子發生高效的質子轉移反應，從而使硝基化合物荷電，硝基化合物離子由電離器出口輸出，隨后可由各種離子質量分析裝置進行檢測分析。本發明方法大幅度提高了硝基化合物的離子化效率，結合離子質量分析裝置可對氣相中的痕量硝基化合物直接進行檢測，對保障環境安全和社會安全具有重要意義。

技術領域

本發明涉及一種氣相硝基化合物離子化的方法，屬于硝基化合物檢測領域。

背景技術

硝基化合物是烴分子中一個或多個氫原子被硝基取代后生成的衍生物，可分為芳香族硝基化合物和脂肪族硝基化合物，是易溶于有機溶劑的黃色或白色的固體或高沸點液體，多用于燃料合成、油漆涂料、塑料、炸藥、醫藥以及農藥制造等的中間體。硝基化合物對生物體的消化系統、生殖系統、神經系統和血液系統會產生嚴重破壞，具有極大的生物毒性。芳香族硝基化合物可經呼吸道、消化道和皮膚侵入人體，作用于血液、肝及中樞神經系統，會引起再生障礙性貧血、肝臟病變及白內障等疾病，甚至會直接導致死亡。在環境影響方面，因為硝基是很強的吸電子基，硝基化合物的存在會阻礙微生物降解時加氧酶的親電子氧化攻擊，從而阻礙生物降解。當水中存在硝基苯類物質時，會影響水體的自凈能力。硝基苯（NB）、二硝基甲苯（DNT）、三硝基甲苯（TNT）、三亞甲基三硝胺（RDX）、四硝基四氮雜環辛烷（HMX）等多硝基化合物具有很強的爆炸性，是制造炸藥的重要原料。近年來恐怖分子活動猖獗，利用爆炸物進行恐怖襲擊是恐怖分子的常用手段，嚴重威脅著國家安全。因此，硝基化合物快速靈敏檢測方法的研究，不僅對環境中硝基化合物檢測有重要意義，在反恐方面對多種爆炸性武器的檢測和保衛國家人民安全也有著深遠的意義。

目前，檢測硝基化合物的方法有多種，如色譜分析法、光學分析法、電化學分析法和質譜法等。絕大部分的硝基化合物的蒸氣壓很低，傳統方法很難對氣相硝基化合物直接進行檢測。色譜法作為硝基化合物的重要檢測方法，因為有高分離性能、高靈敏度而被廣泛應用。中華人民共和國標準測定環境空氣、廢水中的硝基苯和總硝基化合物均采用色譜法。但環境中硝基化合物的濃度極低，對氣體樣品需要長時間采樣，對采集的水體樣品需要進行預處理后才能進行色譜分析，由此可以看出色譜法存在嚴重的局限性，分析檢測也具有明顯的滯后性，無法獲得硝基化合物的動態信息。光學分析法是一類利用試樣的光學性質進行測定的分析方法。其中，熒光分析法測量簡單、靈敏度高，適合硝基化合物的痕量分析，但是增強熒光的方法有限，而且并不是所有的物質都能發射熒光，造成該方法檢測的局限性；拉曼光譜法檢測靈敏度高、樣品也無需進行前處理，但是該方法很容易受熒光干擾，還需要針對待測的分子制備特異性增強基底，并不適用于所有硝基化合物的測定。電化學分析法分析迅速、操作簡單，但該方法靈敏度不夠高，而且受干擾的因素太多，需要特別制備特異性修飾電極。

質譜裝置是現代科學活動中重要的分析工具，在化學、環境、生物等領域中起著重要的作用。離子源是質譜裝置的核心部件，其離子化方法和離子化效率是質譜裝置應用性能高低的決定因素。對于氣相物質的離子化而言，主要的離子化方法有電子碰撞電離、真空紫外光電離和化學電離。電子碰撞電離是傳統的、廣泛使用的離子化方法，它利用加速的電子碰撞待測物分子，使待測物分子失去一個電子而荷電，電子碰撞電離方法的電離效率一般在10^-5到10^-6。真空紫外光電離也是一種傳統的電離方法，它利用真空紫外光照射待測物分子，使待測物分子吸收一個真空紫外光子，獲得足夠的內能，導致其最外層電子脫離分子的束縛，形成待測物分子陽離子，其離子化效率和電子碰撞電離相接近。化學電離是較新的電離方法，它通過初級離子與待測物分子間的分子離子反應實現待測物分子的荷電，對于一些特定物質（如硫酸），化學電離有較高的離子化效率。在環境和安全領域，快速響應和實時檢測分析是必須的，由于現有離子源對硝基化合物的離子化效率有限，阻礙了質譜儀在硝基化合物檢測中的應用。