Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

ניתוח התמונה-החמצון של 2-פרופנול בריכוזים ברמה ירודה האוויר באמצעות שדה יון אסימטרי ניידות מסות

Published: June 14, 2018 doi: 10.3791/54209
Automatic Translation
1, 1, 2, 2, 1
1Department of Materials Science and Metallurgy, University of Cambridge, 2Owlstone Nanotechnology

Summary

פרוטוקול והיעילות של photocatalysts משפילים אוויר מקורה ריכוז (ppb) דגם פחמנים אורגניים נדיפים כגון 2-פרופנול מתואר.

Abstract

נדגים פרוטוקול רב-תכליתי שישמש עבור והיעילות של photocatalysts משפילים אוויר מקורה ריכוז (ppb) נדיפים אורגניים פחמנים (Voc), הממחישות את זה עם זרז טיטניום דו-חמצני מבוסס, VOC את 2-פרופנול. הפרוטוקול מנצל שדה יון אסימטרי ניידות ספקטרוסקופיה (FAIMS), כלי ניתוח כי הוא מסוגל באופן רציף זיהוי וניטור ריכוז Voc כגון 2-פרופנול אצטון ברמה ppb. הטבע רציף של FAIMS מאפשר ניתוח מפורט קינטי, תגובות לטווח ארוך, מציע יתרון משמעותי על פני גז כרומטוגרפיה, תהליך אצווה משמשת גם אפיון טיהור אוויר. השימוש FAIMS טיהור אוויר photocatalytic שימש רק לאחרונה בפעם הראשונה, עם פרוטוקול מאויר כאן, הגמישות לאפשר חלופי Voc, photocatalysts להיבדק באמצעות פרוטוקולי דומות מציע ייחודי מערכת התירי תגובות טיהור אוויר photocatalytic בריכוזים נמוכים.

Introduction

איכות אוויר מקורה הגיע לחזית לאחרונה. אולי באופן מפתיע, אוויר מקורה מכיל מספר רב יותר של פחמנים אורגניים נדיפים (Voc), בריכוזים גבוהים יותר מאשר אוויר חיצונית. 1 עם אנשים לבזבז יותר מ 80% מהזמן שלהם בתוך הבית, במקומות כמו בתי מגורים, מקומות עבודה, תחבורה כולל מכוניות, רכבות ומטוסים, איכות האוויר יכול להיות בעיה אמיתית. רבים Voc שכיחה בקרב אוויר מקורה הם מוטגניות או מסרטנים,2,3 , אז ההסרה של אלה הוא בעדיפות מפתח, בעיקר כי התופעה של "תסמונת הבניין החולה" יכול להוביל בריאות לקויה וייצור לאיבוד דרך חופש מהעבודה . 1 מכשירי טיהור אוויר יכול לכלול photocatalyst, איפה מוליך למחצה, תמיד טיטניום דו-חמצני (TiO2), מופעל עם אור UV, מבזה את VOC באמצעות תהליך צילום-חמצון. Photocatalysis הקבלה הוא אזור גדל והולך של מחקרים, עם יישומים במים פיצול עבור הפקת מימן ו מזהמים השפלה4,5,6,7; טיהור אויר הוא אזור פעיל במיוחד בשל הכדאיות המסחרית של יישום זה8. עם זאת, זיהוי Voc בריכוזים הקיימים באוויר מקורה (בדרך כלל ppb) הוא מאתגר. עם קינטיקה התגובה photocatalytic הבאים לאנגמיור Hinshelwood קינטיקה9, האפקטיביות של photocatalyst-Voc משפילים בריכוזים גבוהים הוא לא נציג של האפקטיביות שלה בריכוזים נמוכים. כאן נתאר מערכת רב-תכליתית ונוהל והיעילות של photocatalysts ב משפיל Voc בריכוזים נמוכים כזה באמצעות שדה יון אסימטרי ניידות ספקטרוסקופיה (FAIMS), הממחישות את זה עם טיו2 מבוסס photocatalyst, מודל VOC 2-פרופנול.

FAIMS מייננת זרם הגז, שמפריד ומזהה יונים כימית בהתבסס על ניידותו תחת שדה חשמלי משתנה הלחץ האטמוספרי10,11,12. מולקולות עם משיכה פרוטונים גבוה, כגון Voc מתאימים היטב להיות מופרדים, שזוהה על-ידי FAIMS, עם חלקים לכל רזולוציה (ppb) מיליארד, ועל ריכוזי ppb13. מסוגל ניטור רציף Voc מרובים בו זמנית, זה ניתוח אידיאלי לשימוש בטיהור אויר photocatalytic בדיקות, כמו תוספת פיקוח על VOC משמש מזהמים. FAIMS יכול לזהות גם intermediates או מוצרים אחרים VOC עם משיכה פרוטונים גבוה מן התגובה photocatalytic, דרישה מרכזית להוכיח כי photocatalyst הוא יעיל, כמו אם ההשפלה אינו שלם, ייתכן שחלק Voc המיוצר רעילים או רעילים יותר מאשר VOC להיות מושפל.

FAIMS רק לאחרונה שימש לראשונה יישומים טיהור אוויר photocatalytic14, אמנם לא מציע ש-FAIMS עדיפה גז כרומטוגרפיה, בבירור ומציע חלופה רב-תכליתי, שבו יש את הפוטנציאל להיות חזק כלי בלימוד טיהור אויר. כאן אנו ממחישים טכניקה זו עם פרוטוקול המערבים צילום-החמצון של 2-פרופנול עם photocatalyst טיטניום דו-חמצני מבוסס. ליצור 2-פרופנול באוויר מקורה ריכוזי ברמת הסתננות צינורות הם משומשים15. המורכב צינור PTFE המכיל את VOC נוזלי, אטום, crimped בשני קצותיו, תחת זרם קבוע, VOC הכלול בתוך הצינור הסתננות PTFE אטום מפזרת בקצב קבוע, בריכוזים להשוות אוויר מקורה. זרם זה ואז מועברת לתא התגובה המכיל שהמשטח ולאחר מכן לתוך במנתח FAIMS, שבו ניתן לקבוע את זהותו ואת כימות VOC. FAIMS מאפשרת הריכוז של 2-פרופנול שייקבע, ועל דרך ספריה של ספקטרום של יודע Voc, הזהות של Voc נוספים המיוצרים במהלך התגובה צילום כגון אצטון נקבע באמצעות השוואה של ספקטרה שלהם עם הספריה. יתרון מפתח של טכניקה זו היא הגמישות שלה: פשוט על ידי שינוי של הסתננות צינור או זרז, אלטרנטיבית Voc, זרזים יכול להיבדק.

Protocol

1. איפור של צינורות הסתננות VOC, קביעת קצב פעפוע שלה

  1. איפור של צינורות 2-פרופנול הסתננות
    הערה: כדי למנוע זיהום, ללבוש כפפות בתהליך זה.
    התראה: 2-פרופנול הוא דליק, מכשלה. לבצע את ההליך מן להבות פתוחות לכל. ללבוש כפפות בעת טיפול 2-פרופנול. התייעץ עם MSDS של 2-פרופנול למידע נוסף.
    1. למדוד וחותכים 14 ס מ אורך צינורות PTFE.
    2. חותם ו crimp קצה אחד של הצינור על-ידי הוספת באורך 2 ס מ של רוד PTFE סוף הצנרת PTFE ולאחר מכן מכסה עם היציאות מתכתי 2 ס מ
    3. מקם את הצנרור PTFE, רוד ו crimp אל תוך לחיצה הכלי, ולאחר מכן מקם זה לחטא. פנה סגן, הידוק ככל האפשר לאטום את הצינור PTFE עם crimp.
    4. Pipette לתוך open-end של הצינור PTFE כמות של 2-פרופנול, כך PTFE לא בסביבות 1/3 מלא (כ 3-4 מ"ל).
    5. חזור 1.1.2 - 1.1.3 לאטום ו crimp את הקצה הפתוח של הצינור הסתננות; המקור הסתננות הוא ואז להשלים.
  2. קביעת קצב פעפוע של VOC בצינור הסתננות
    1. שוקלים את הצינור הסתננות, באמצעות איזון מכויל, לפחות 4 מקומות עשרוניים, וציין את המשקל ואת הזמן.
    2. מכל אוויר דחוס האספקה (סיווג רפואי אידיאלי אוויר דחוס או שווה ערך), חיבור צינורות (PTFE אבובים, קוטר 1/8 ב, קוטר פנימי בתוך 0.063) לקו בתוך וסת הלחץ. מן המתקן, להתחבר, באמצעות הצנרת באותו קוטר PTFE, באחד הנמלים של מחבר יציאת GL45 4, דפק לבקבוק זכוכית 250 מ ל GL45. לחסום את שתי היציאות, להתחבר אורך צינורות PTFE ליציאה הסופית, מדריך זה ומתחפף ברדס fume.
    3. מקמו את צינור הסתננות לתוך בקבוק הזכוכית GL45 ולהבטיח שיש אדים קבוע של אוויר דחוס בספיקה של 2.5 L דקות-1. לחלופין, מקם את הצינור בבית הבליעה דילול של מערכת מאויר באיור 1, וכן המתואר בסעיף 2.1.
    4. במרווחי זמן ספציפיים (למשל-יומי) חוזר משקל מדידה (1.2.1) והמקום בחזרה לתוך המערכת (1.2.2). אם הירידה במשקל הוא לא ניתן לזיהוי באמצעות האיזון, הגדל את מרווח הזמן בין שקילה הצינור הסתננות (למשל-שבועי, דו שבועי). שימו לב כי תהליך כיול זה, בהתאם קצב דיפוזיה, עשוי להימשך פרק זמן של כמה חודשים.
    5. גרף את קצב דיפוזיה עם הזמן בדקות בציר ה-x ואובדן מסת ב ננוגרם (ng) על ציר y. לצייר קו ישר בין נקודות; באמצעות משוואת הקו הישר (y = mx + c), לקבוע את השיפוע (ז) של הקו. זהו הקצב הסתננות ב ng דקות-1.

2. צילום-חמצון תגובה

  1. הסידור של ציוד לשימוש בהתגובה ריק וחמצון צילום (איור 1)
    1. התחבר לצנרת (PTFE אבובים, קוטר 1/8 ב, קוטר פנימי בתוך 0.063) מכל אוויר דחוס לספק קו בתוך וסת הלחץ. מתוך זה, התחבר מלכודת לחות, כדי להבטיח שרמה נמוכה עקבית של לחות מזין את ההתקנה. מכאן, להתחבר הצנרת PTFE ענייה לנקות עוד יותר ואוויר דחוס.
    2. מלכודת לחות או scrubber, להתחבר, באמצעות הצנרת באותו קוטר PTFE, לבקבוק זכוכית, אשר יהיה תא דילול זה ישמש כדי להחזיק את צינורות הסתננות (GL45, 500 מ"ל). כדי להבטיח חיבור חזק גז, להשתמש כובע בורג HPLC, GL45 4 מחבר יציאה, להשלים עם סיליקון החותמות: לחסום את שתי היציאות, ולחבר את הצנרור scrubber או מלכודת ונוצצות לאחד שתי יציאות אחרות, להבטיח הקשר הוא הדוק. בורג HPLC GL 45 בורג מכסה על גבי בקבוק הזכוכית 500 מ"ל.
    3. להתחבר לצנרת PTFE היציאה הסופי או הכיפה בורג HPCL GL45 ולאחר מכן להתחבר זה מחבר יציאת HPLC GL45 4 השני. כמו עם 2.1.2, לחסום את שתי היציאות. בורג זה פקקי בורג HPLC FG45 על בקבוק זכוכית (GL 45, 250 מ ל), אשר ישמש כ תא התגובה.
    4. להתחבר ליציאה הסופית על המכסה בורג HPLC GL45, אבובים PTFE, לחבר את הצנרור במנתח גז FAIMS, באמצעות Swagelok 1/8 גז פיטינגים צמוד. ודא שיציאת חיצוני במנתח גז מונחה כדי ברדס fume כדי להבטיח שום זיהום שנכנס לאזור עבודת מעבדה.
    5. מקם את תגובת התא כך במרכז החדר הוא 15 ס מ מנורת UV (למשל. מנורת UV, בהיקף של 2 x 8 W צינור מנורות, עם שיא פוטון פליטה אורך גל של 356 ננומטר).
      התראה: אור UV מסוכנת לעיניים; להבטיח המנורה ואת הכור מוקף מגן מתכת כדי להימנע מחשיפה לאור.
  2. צילום-חמצון של 2-פרופנול
    1. מקום שני 2-פרופנול הסתננות צינורות התאספו בעבר (1.1) בבית הבליעה דילול של ההתקנה שתוארו לעיל. למקם את הזרז (למשל., הרגיש טיטניום דו-חמצני מבוסס, מידות 55 מ מ x 25 מ"מ x 1 מ"מ), בעקבות התגובות קאמרית, ולהבטיח הזרז פונה את מנורת UV. להפעיל את זרימת אוויר דחוס, והתאם הזרימה היא 2.5 L דקות-1, הלחץ הוא 1 בר.
    2. הפעל את הכלי FAIMS, להגדיר את המכשיר כך הזרם יון של 2-פרופנול ניתן לראות. באמצעות התוכנה נקבעה עבור ההתקן FAIMS, להגדיל RF waveform, כך ניתן לראות פסגות יון ברורים על הספקטרום להיות מיוצר על ידי מכשיר FAIMS.
    3. באמצעות התוכנה נקבעה עבור ההתקן FAIMS, לפקח ולתעד את יון הנוכחי זה בא מן הפסגות יון ברורים על הספקטרום שמפיק את FAIMS במשך תקופה של זמן, עם זרז בחושך. הפסגות להיות 2-פרופנול, מים. בנקודה סט (למשל. לאחר שעזב בן לילה), להדליק את מנורת UV, לפקח על הספקטרום FAIMS זרמי יון 2-פרופנול ומים, בתוספת אותות נוספים Voc ביניים כגון אצטון. באמצעות מערכת תוכנה, להגדיל או להקטין waveform RF כדי לקבוע חדש אותות שמקורם היונים ביניים.
      התראה: ודא אור UV ואת הכור מכוסים עם מגן מתכת לפני המנורה דולקת, והן המגן קיים לאורך כל התגובה כולה אור UV.
    4. בנקודה סט (למשל. לאחר 4 שעות), לבטל את מנורת UV, נמשיך לעקוב הספקטרום FAIMS עבור 2-פרופנול ו פסגות.

Representative Results

במנתח גז FAIMS מייצרת ללא הרף ספקטרום של יון הנוכחי לעומת פיצויים מתח במהלך תגובת חמצון צילום שמתואר 2.2, ניצול שני צינורות 2-פרופנול הסתננות בבית הבליעה דילול, ומבוסס טיטניום דו-חמצני הרגיש photocatalyst בבית הבליעה התגובה. ספקטרה בדרך כלל מיוצר על ידי במנתח FAIMS כאשר הרגשתי זה בחושך, וכאשר שהמשטח מואר מומחשים איור 2a. כדי לקבל הספקטרום עם המכשיר FAIMS, waveform RF על המכשיר מוגדר כ 64% מהמקסימום. -ערך waveform זה RF, יוני הידרוניום (מים אשכולות), אצטון מונומרים ו מונומרים 2-פרופנול יכול להיווצר מתהליך יינון כלי FAIMS תגיע הגלאי ב FAIMS-פיצוי ברורים המתחים (cv), ואני כל כך מופרדים על הספקטרום. זורם גזים בודדים באופן בלעדי דרך FAIMS המערכת יכול לשמש לקביעת הספקטרום, פיצוי ערכים עבור כל גז16. על הקשת, הפסגה-מתח פיצוי של-2.15 V היא יון הידרוניום, יון אשכול מים שנוצר כאשר הלחות באוויר הוא מיונן. הפסגה-קורות חיים של-0.14 V היא של 2-פרופנול14. יונים הנוכחי הוא ביחס ישר כי של ריכוז 2-פרופנול, אז באמצעות קצב פעפוע (1.2), הריכוז של 2-פרופנול הזנת את FAIMS יכול להיקבע. באופן דומה עם אצטון, המתרחשים קורות חיים של-1.44 נ' איור 2b מראה את יון הנוכחי נמדד על הפסגות ספציפית מזוהה וגם 2-פרופנול אצטון ב הספקטרום עם waveform RF-64% מקסימום, כפונקציה של הזמן לאורך כל פרוטוקול צילום-חמצון המתוארות בסעיף 2.2. כמו שינויים עדינים זרימה, לחות עלולה להיות השפעה של העברת הערך cv יון השיא הנוכחי באופן חיובי או שלילי, שיא הגובה לפי שווי קורות חיים של ± 0.2 V משמש.

כמות 2-פרופנול הזנת במנתח FAIMS, עם תא התגובה בעליות כהה לאורך זמן. 2-פרופנול מזין תא דילול, 2-פרופנול הוא הספוחה על גבי המשטח של הזרז, עובייה הכמות הנמוכה הראשונית של 2-פרופנול הזנת את FAIMS. הזמן ממשיך שמוקלטת של יון גבוה הנוכחי, המציין כמות גבוהה יותר של 2-פרופנול מזין את FAIMS. הדבר מצביע על כי פני השטח של שהמשטח מכוסה 2-פרופנול, ומכאן ספיחה על הזרז הולך ופוחת.

כאשר תא הכור דולקת, יש עלייה מיידית 2-פרופנול הזנת את FAIMS. זה מרמז כי כמות של 2-פרופנול desorbs מפני השטח של שהמשטח, מזין את מנתח FAIMS. במקביל, יש עלייה יון הנוכחי מהשיא ב- cv-1.44 V, אשר בעבר זוהתה כמו אצטון, המציין שהרגשתי בתאורה יש מחומצן-צילום 2-פרופנול כדי אצטון. כמה זמן נמשכת, הסכום של 2-פרופנול יורדת לרמה משמעותית מתחת לרמת בנקודת הראשונית של תאורה, וממשיך אצטון יזוהו, עם שני זרמים יון עקבית על פני תקופה של-3 שעות. זה מרמז על שזה 2-פרופנול באופן עקבי להיות מחומצן צילום אצטון, או פחמן דו-חמצני ומים. 2-פרופנול adsorbs אל פני השטח, הוא מחומצן-צילום, המוצרים מפסידה והזן את FAIMS, שבו נרשם אצטון. לאחר שהאור כבוי, מגביר יון 2-פרופנול הנוכחי, בעוד יונים אצטון הנוכחי מקטין רומז שצילום-החמצון חדלה.

התוצאות הן נציג של ריכוז 2-פרופנול, אצטון, ואנשיו מנטרים בריכוזים ppb. על ידי השוואת הנוכחי 2-פרופנול מצב יציב תחת תאורה עם זה של זרם 2-פרופנול הזנת את FAIMS לפני תאורה, האפקטיביות של הזרז ניתן לראות, עם 2-פרופנול הזנת את FAIMS מעיד על ירידה גדולה יותר חדר סופיריור photocatalyst. הפיקוח על Voc נוספים גם מאפשר הערכה טובה יותר של יעילות photocatalyst. ביישומים טיהור אוויר, באופן אידיאלי VOC צריך להיות מושפל פחמן דו-חמצני ומים. מתחמים נוספים שזוהו מדגימים זרז לא יעיל או אסטרטגיה טיהור אוויר המסכן (זרימה המחירים, עוצמת אור, רמות לחות). FAIMS יכול לפקח צילום-התגובה, אז להדגים את היעילות של זרז, אוויר טיהור ההתקנה.

Figure 1
איור 1. ההגדרה של הכור. דיאגרמה המדגימה את הכיוונון photocatalysis הקבלה פותח לשימוש במנתח גז FAIMS (ראה 2.1). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 2
באיור 2. תוצאות טיפוסי. (א) טיפוסי ספקטרה שמפיק את FAIMS כאשר RF waveform הוא 64% מקסימום כאשר התגובה המכיל שהמשטח בחושך (קו אפור) וכאשר הוא מואר (הקו הירוק). (ב) גרף המציג את יון הנוכחי-פסגות מן הפיצוי מתח vs יון הנוכחי ספקטרום המיוצרים במהלך תגובת 2-פרופנול צילום-חמצון כאשר RF waveform הוא ב- 64% המרבי; 2-פרופנול (הקו האדום), אצטון (קו כחול) שמוצג, עם התגובה מאוירים מוארת. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Discussion

הפרוטוקול מתאר דרך יעילה והיעילות של הזרז המבוסס על תחמוצת טיטניום, על-ידי קביעת אופן הפעולה שלו משפילים מודל VOC, 2-פרופנול, בתאורה UV. שימוש FAIMS, הסכום של 2-פרופנול ניתן לנטר באופן רציף לאורך התגובה, בנוסף מוצרים VOC נוספים אשר ניתן לייצרו ב התגובה, בריכוזים להשוות אוויר מקורה. זה הטבע רציף משתנה באופן משמעותי מגז כרומטוגרפיה, משמשת כדי לפקח על טיהור אוויר מקורה photocatalytic, אשר משתמשת תהליך אצווה. מערכת GC/MS יקר, רגישים בדרך כלל נדרש כדי לקבוע ריכוז Voc בריכוזים נמוכים כל כך ולאחר ניתוח מפורט של מוצרי צילום-חמצון בדרך כלל דורש עיבוד נוסף של המוצרים צילום-חמצון, כגון adsorbing מוצרים על גבי פחם פעיל, ואז desorbing אותם לתוך ספקטרומטר מסה. בעוד ספקטרומטר מסה הוא יכול לזהות את כל המוצרים, מגבלה של FAIMS הוא רק מוצרים בעלי זיקה גבוהה פרוטון יכול להתגלות. FAIMS מצוינים על קביעת ריכוז נמוך Voc, אבל יכול להיות רווי בריכוזים גבוהים, אשר מגביל את המערכת אוויר מקורה רמת ריכוז יישומים. היתרונות של FAIMS גורם שלמערכת המתוארים כאן כלי יעיל, פשוט זה יכול לספק תובנות תגובות photocatalytic גז כרומטוגרפיה מוגבל בהשגת.

עם מערכת FAIMS המתוארים כאן, יש לזה סיווג רפואי אוויר משמש את זרימת הגז. עם מערכת FAIMS כל כך רגישה, ציון איכות גבוהה של אוויר חיוני לאפשר צילום-חמצון להיות מנותח. פעולה זו מבטיחה כי כל המוצרים שאותרו הם של תהליך צילום-החמצון. באופן דומה, זה קריטי כדי להבטיח יש זליגת למערכת, כפי אוויר המעבדה מכילה בדרך כלל Voc בריכוזים FAIMS היא מסוגלת לאתר. מתכלים המפורטים עבור ההתקנה של המערכת לספק מערכת אמינה, ניטור רציף על פני תקופה של ימים שבשירות לא Voc לזיהוי כאשר אין זרז או צינור הסתננות קיים.

בעוד המערכת היא פשוטה, זה גם מאוד גמיש - ניתן לבחון את החלופה Voc בדרך זו, פשוט על ידי ביצוע אמבט הסתננות המכיל את VOC חלופיים, כגון אתנול, אצטון או טולואן, ובעקבות הפרוטוקול. תגובות Photocatalytic מושפעים לעיתים קרובות לחות. המערכת שפותחה כאן פועלת תחת לחות נמוכה; אולם בדיקה יכול להתבצע ב גבוה יותר humidities לקנות החדרת מכשיר לחות לתוך המערכת. בהתאם VOC בשימוש, זה יכול לגרום הרגישות של FAIMS כיסנו, אך בדיקות יעיל יכול להתבצע. 16

הטבע רציף של FAIMS מדגיש יתרון על גז כרומטוגרפיה, אשר באופן מסורתי משמש כדי לקבוע את היעילות photocatalyst מטהר אוויר. 16 , 17 גז כרומטוגרפיה משתמש תהליך אצווה כדי לאסוף ולנתח דגימות אוויר; FAIMS, עם טבעו רציפה, מאפשר מבט מפורט יותר קינטיקה של התגובה photocatalytic, אשר עשויה להיות מאתגרת לפרש עם טכניקה גז כרומטוגרפיה אצווה. הפשטות של FAIMS היא יתרון נוסף. על מנת לבצע ניתוח מורכב של מספר Voc FAIMS הוא מסוגל, שמוצאים צריך להיות מקושר ספקטרומטר מסה, אשר יכול להיות יקר דורשים עיבוד נוסף. בנוסף, כדי לבצע את תגובות לטווח ארוך עם שמוצאים, מערכת אוטומטית יקר יהיה נדרש, או עבודה אינטנסיבית דגימה; . זה לא המקרה עם FAIMS...

הטבע רציף של FAIMS מציע יתרונות רבים על פני גז כרומטוגרפיה, זה יכול להיות מנוצל כדי להשיג הבנה טובה יותר של תהליך photocatalysis הקבלה בריכוזים אלה ppb. יתר על כן, ההתקנה פשוטה מאויר כאן הוא גמיש, המאפשר photocatalysts חלופי Voc להיבדק בתנאים דומים, ושיפור ההבנה של תהליך photocatalytic.

Disclosures

המחברים לורן בראון ופריז ראסל עובדים של Owlstone ננו-טכנולוגיה, החברה המייצרת כלי ניתוח FAIMS המשמש במאמר זה.

Acknowledgments

המחברים מודים כי התמיכה הכלכלית של ERC, תחת גרנט מספר EM צילום 259619 ומספר גרנט צילום 620298 אוויר (הוכחה של המושג).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
PTFE Tubing Sigma-Aldrich 58699 SUPELCO  L x OD x ID 50 ft x 1/8 in x 0063 in
In-line pressure regulator Sigma-Aldrich 23882 SUPELCO High purity version (outlet pressure 0-100 psi, 1/8 in stainless steel fittings
Moisture trap Sigma-Aldrich N9301193 70 ml 1/8 fittings
Screw Cap HPLC, GL 45 VWR 554-3002 4 ports complete with silicone seals
Duran GL 45 Glass Bottle Scientific Laboratory Supplies BOT5206 250 ml 
Duran GL 45 Glass Bottle Scientific Laboratory Supplies BOT5208 500 ml
Permeation tube making kit Owlstone Nanotechnology
2-propanol Fisher Scientific 10477070  Isopropanol, extra pure, SLR
Quartzel PCO Felt Saint Gobain
UVIlite  Lamp UVItec Limited LI-208BL
Swage Fittings Swagelok SS-202-1 / SS-200-SET
Lonestar Portable Analyzer Owlstone Nanotechnology

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Wang, S. B., Ang, H. M., Tade, M. O. Volatile organic compounds in indoor environment and photocatalytic oxidation: State of the art. Environ. Int. 33 (5), 694-705 (2007).
  2. Shah, J. J., Singh, H. B. Distribution of Volatile Organic-Chemicals in Outdoor and Indoor Air - a National Vocs Data-Base. Environ. Sci. Technol. 22 (12), 1381-1388 (1988).
  3. Jones, A. P. Indoor air quality and health. Atmos. Environ. 33 (28), 4535-4564 (1999).
  4. Hoffmann, M. R., Martin, S. T., Choi, W. Y., Bahnemann, D. W. Environmental Applications of Semiconductor Photocatalysis. Chem. Rev. 95 (1), 69-96 (1995).
  5. Mills, A., LeHunte, S. An overview of semiconductor photocatalysis. J. Photochem. Photobiol., A. 108 (1), 1-35 (1997).
  6. Osterloh, F. E. Inorganic materials as catalysts for photochemical splitting of water. Chem. Mater. 20 (1), 35-54 (2008).
  7. Osterloh, F. E. Inorganic nanostructures for photoelectrochemical and photocatalytic water splitting. Chem. Soc. Rev. 42 (6), 2294-2320 (2013).
  8. Paz, Y. Application of TiO2 photocatalysis for air treatment: Patents' overview. Appl. Catal., B. 99 (3-4), 448-460 (2010).
  9. Herrmann, J. M. Photocatalysis fundamentals revisited to avoid several misconceptions. Appl. Catal., B. 99 (3-4), 461-468 (2010).
  10. Guevremont, R. High-field asymmetric waveform ion mobility spectrometry: A new tool for mass spectrometry. J. Chromatogr. A. 1058 (1-2), 3-19 (2004).
  11. Kolakowski, B. M., Mester, Z. Review of applications of high-field asymmetric waveform ion mobility spectrometry (FAIMS) and differential mobility spectrometry (DMS). Analyst. 132 (9), 842-864 (2007).
  12. Kanu, A. B., Dwivedi, P., Tam, M., Matz, L., Hill, H. H. Ion mobility-mass spectrometry. J. Mass Spectrom. 43 (1), 1-22 (2008).
  13. Field Asymmetric Ion Mobility Spectrometry. FAIMS. , Available from: http://www.owlstonenanotech.com/faims (2015).
  14. Ireland, C. P., Ducati, C. Investigating the photo-oxidation of model indoor air pollutants using field asymmetric ion mobility spectrometry. J. Photochem. Photobiol., A. 312, 1-7 (2015).
  15. Owlsteone Nanotech. Permeation Tubes and Diffusion Tubes. , Available from: http://www.owlstonenanotech.com/calibration-gas-generator/permeation-tubes-and-diffusion-tubes (2015).
  16. Vildozo, D., Ferronato, C., Sleiman, M., Chovelon, J. M. Photocatalytic treatment of indoor air: Optimization of 2-propanol removal using a response surface methodology (RSM). Appl. Catal., B. 94 (3-4), 303-310 (2010).
  17. Vildozo, D., Portela, R., Ferronato, C., Chovelon, J. M. Photocatalytic oxidation of 2-propanol/toluene binary mixtures at indoor air concentration levels. Appl. Catal., B. 107 (3-4), 347-354 (2011).

Tags

כימיה גיליון 136 photocatalysis הקבלה מקורה אוויר השפלה VOC-טיהור FAIMS,
ניתוח התמונה-החמצון של 2-פרופנול בריכוזים ברמה ירודה האוויר באמצעות שדה יון אסימטרי ניידות מסות
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Ireland, C. P., Coto, M., Brown, L., … More

Ireland, C. P., Coto, M., Brown, L., Paris, R., Ducati, C. Analyzing the Photo-oxidation of 2-propanol at Indoor Air Level Concentrations Using Field Asymmetric Ion Mobility Spectrometry. J. Vis. Exp. (136), e54209, doi:10.3791/54209 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter