[发明专利]激发态二氯甲烷诱导气相硝基化合物离子化方法

说明书

本发明提供了一种激发态二氯甲烷诱导气相硝基化合物离子化的方法，属于硝基化合物检测领域。二氯甲烷和含痕量硝基化合物的待测气体在混合池混合后进入电离器，真空紫外光将电离器中的二氯甲烷激发，激发态的二氯甲烷诱导介质中的水分子与硝基化合物分子发生高效的质子转移反应，从而使硝基化合物荷电，硝基化合物离子由电离器出口输出，随后可由各种离子质量分析装置进行检测分析。本发明方法大幅度提高了硝基化合物的离子化效率，结合离子质量分析装置可对气相中的痕量硝基化合物直接进行检测，对保障环境安全和社会安全具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种气相硝基化合物离子化的方法，属于硝基化合物检测领域。

背景技术

硝基化合物是烃分子中一个或多个氢原子被硝基取代后生成的衍生物，可分为芳香族硝基化合物和脂肪族硝基化合物，是易溶于有机溶剂的黄色或白色的固体或高沸点液体，多用于燃料合成、油漆涂料、塑料、炸药、医药以及农药制造等的中间体。硝基化合物对生物体的消化系统、生殖系统、神经系统和血液系统会产生严重破坏，具有极大的生物毒性。芳香族硝基化合物可经呼吸道、消化道和皮肤侵入人体，作用于血液、肝及中枢神经系统，会引起再生障碍性贫血、肝脏病变及白内障等疾病，甚至会直接导致死亡。在环境影响方面，因为硝基是很强的吸电子基，硝基化合物的存在会阻碍微生物降解时加氧酶的亲电子氧化攻击，从而阻碍生物降解。当水中存在硝基苯类物质时，会影响水体的自净能力。硝基苯（NB）、二硝基甲苯（DNT）、三硝基甲苯（TNT）、三亚甲基三硝胺（RDX）、四硝基四氮杂环辛烷（HMX）等多硝基化合物具有很强的爆炸性，是制造炸药的重要原料。近年来恐怖分子活动猖獗，利用爆炸物进行恐怖袭击是恐怖分子的常用手段，严重威胁着国家安全。因此，硝基化合物快速灵敏检测方法的研究，不仅对环境中硝基化合物检测有重要意义，在反恐方面对多种爆炸性武器的检测和保卫国家人民安全也有着深远的意义。

目前，检测硝基化合物的方法有多种，如色谱分析法、光学分析法、电化学分析法和质谱法等。绝大部分的硝基化合物的蒸气压很低，传统方法很难对气相硝基化合物直接进行检测。色谱法作为硝基化合物的重要检测方法，因为有高分离性能、高灵敏度而被广泛应用。中华人民共和国标准测定环境空气、废水中的硝基苯和总硝基化合物均采用色谱法。但环境中硝基化合物的浓度极低，对气体样品需要长时间采样，对采集的水体样品需要进行预处理后才能进行色谱分析，由此可以看出色谱法存在严重的局限性，分析检测也具有明显的滞后性，无法获得硝基化合物的动态信息。光学分析法是一类利用试样的光学性质进行测定的分析方法。其中，荧光分析法测量简单、灵敏度高，适合硝基化合物的痕量分析，但是增强荧光的方法有限，而且并不是所有的物质都能发射荧光，造成该方法检测的局限性；拉曼光谱法检测灵敏度高、样品也无需进行前处理，但是该方法很容易受荧光干扰，还需要针对待测的分子制备特异性增强基底，并不适用于所有硝基化合物的测定。电化学分析法分析迅速、操作简单，但该方法灵敏度不够高，而且受干扰的因素太多，需要特别制备特异性修饰电极。

质谱装置是现代科学活动中重要的分析工具，在化学、环境、生物等领域中起着重要的作用。离子源是质谱装置的核心部件，其离子化方法和离子化效率是质谱装置应用性能高低的决定因素。对于气相物质的离子化而言，主要的离子化方法有电子碰撞电离、真空紫外光电离和化学电离。电子碰撞电离是传统的、广泛使用的离子化方法，它利用加速的电子碰撞待测物分子，使待测物分子失去一个电子而荷电，电子碰撞电离方法的电离效率一般在10^-5到10^-6。真空紫外光电离也是一种传统的电离方法，它利用真空紫外光照射待测物分子，使待测物分子吸收一个真空紫外光子，获得足够的内能，导致其最外层电子脱离分子的束缚，形成待测物分子阳离子，其离子化效率和电子碰撞电离相接近。化学电离是较新的电离方法，它通过初级离子与待测物分子间的分子离子反应实现待测物分子的荷电，对于一些特定物质（如硫酸），化学电离有较高的离子化效率。在环境和安全领域，快速响应和实时检测分析是必须的，由于现有离子源对硝基化合物的离子化效率有限，阻碍了质谱仪在硝基化合物检测中的应用。