仪器装置与实验技术

    多相催化反应的在线光谱2质谱探测系统

    谢 彦

    3 1 王丙星1 ,2 王 利1 白吉玲1

    1 (中国科学院大连化学物理研究所,分子反应动力学国家重点实验室,大连116023)

    2 (哈尔滨师范大学化学系, 哈尔滨150080)

    摘 要 在研究多相催化反应中,建立和发展了一套在线高灵敏的共振增强多光子电离2飞行时间质谱检测

    系统。采用光纤作为传输介质,消除了激光在电离池内的吸收;自制了高输入阻抗的电荷灵敏放大器,提高了

    信号的稳定性;改进了飞行时间质谱仪中脉冲阀的进气方式,减少了死区,实现了质谱的快速采样。实验结果

    证明与传统的催化检测仪器相比,本系统具有灵敏度和采样率高,在线实时检测等特点。

    关键词 运算放大器,光纤,飞行时间质谱,共振增强多光子电离,多相催化

    2003211228 收稿;2004205228 接受

    本文系中国科学院知识创新资助课题(No. KGCX2220123)

    1 引 言

    在研究多相催化反应中,在线、实时、高灵敏度的检测方法可以得到更多的反应信息,有助于人们认

    识催化反应的本质。传统的催化研究方法,如气相色谱( GC) 、四极质谱(MS) 等,所给出的信息已不能

    满足人们的需要1 ,2 。气相色谱的采样率比较低,反应产物完全流过色谱柱的时间比较长;如果产物中

    有分子量比较大的芳烃或稠环化合物,出峰的时间就会相应的延长。新型气相色谱仪的程序升温技术

    可以缩短分离时间,但是典型的检测时间还是需要几至十几min ,对于产物浓度变化迅速的催化反应得

    到的信息较少。四极质谱采用电子轰击作为电离源,多通道质谱可以对不同荷质比的产物进行在线实

    时检测。但是这种电离方式具有破坏性,有时产物中的分子被打成碎片,不同产物的多重碎片叠加在一

    起,使得后期的定量研究变得尤为困难。共振增强多光子电离( REMPI) 3 和飞行时间质谱( TOF2

    MS) 4 是研究分子反应动力学的常用技术手段,将其引入到多相催化的研究中,通过可调谐激光选择性

    的电离产物中的目标分子,同时不受其它反应物和产物的影响,电离出来的离子主要是母体离子,几乎

    没有碎片。经过飞行时间质谱的质量分辨和质谱峰的积分,实现了在线、实时和高灵敏度的探测,检测

    灵敏度可达10

    29数量级5 。本实验以6 Mo/ HZSM25 为催化剂研究了甲烷无氧芳构化生成苯的反应,得 ......