[发明专利]一种质谱纳喷雾电极及其制作方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种质谱纳喷雾电极及其制作方法和应用，具体说，是涉及一种基于碳纳米管掺杂溶胶-凝胶导电涂层的质谱纳喷雾电极及其制作方法和应用，属于电极技术领域。

背景技术

电喷雾离子化技术是将高电压(1～5KV)施加于荷电液滴以产生喷雾，它极大的方便了质谱与各种液相分离技术的联用。Wilm和Mann进一步发展了这项技术，提出“纳升级流速电喷雾”(简称为“纳喷雾”)的概念。将质谱进样流速由10μL/min～1mL/min下降到纳升每分钟。随着流速的下降，纳喷雾离子化的效率大大提高；无需鞘气或加热辅助即可产生稳定的喷雾，简化了质谱仪器的构造。

为了获得持久且稳定的纳喷雾，人们一直致力于研究优良的喷雾电极。至今发展的有不锈钢针电极和石英毛细管喷针电极，前者将进样毛细管插入到不锈钢针内，电压施加于钢针上；而后者是将导电涂层直接涂覆于拉制成尖锥的石英毛细管喷针表面以便于连接外加电压。后者设计简单，在获得信号强度方面也明显优于前者。已经采用的导电涂层，有金属(包括金、银、铜、镍)涂层、非金属(石墨)涂层等。Kriger等人最先报道了金涂层毛细管喷针电极(简称为“金涂层电极”)的应用，他们对比了10μm和25μm内径的金涂层石英毛细管电极与32GA内径不锈钢针电极对细胞色素c的测定。结果显示，溶解在75％甲醇/24％水/1％乙酸(V/V/V)溶液中的细胞色素c(21μmol/L)，10μm内径的金涂层电极在进样流速为0.1μL/min时就可以测定样品，样品消耗量仅为0.32pmol，是采用32GA不锈钢针电极测定时用量的1/10，而基峰强度却是后者的2.9倍；25μm内径的金涂层电极得到的基峰强度是不锈钢针电极的6倍，显示了金涂层电极在减少样品用量及增加信号强度方面的优势。然而喷金技术在一般实验室无法实现，而且金涂层与毛细管表面结合很弱，虽然经过预先在毛细管表面修饰一层硅烷化试剂后可以得到改善，但是金涂层的寿命仍然较短。

Zhu，X.等报道了一种石墨涂层的毛细管喷针电极(简称“石墨涂层电极”)，该电极涂层的制作方法繁琐，需选用较多的原料。该电极在质谱正离子模式下可连续工作200h，但并不适用于低流速(＜200nL/min)下样品的测定；且需要较高的电喷雾电压(＞3.5KV)，原因在于石墨的多晶体结构造成自由电子跨越各晶体晶界时存在能垒，使得其导电性不如金属。

很多情况下人们研究的毛细管喷针电极并不理想：Her等报道的碳涂层的毛细管喷针电极虽然制作简单，只需用铅笔在涂过Mark笔液体的毛细管表面划过，但该喷针接触有机溶剂就会溶掉涂层，使用寿命有限；Olsen提出的镍涂层喷针电极只可使用8h。

综上所述，如何制作结实且实用的质谱纳喷雾电极是当前研究重点之一。

发明内容

为了解决现有的质谱纳喷雾电极存在的使用寿命短、不稳定、制作繁琐、成本高等问题，本发明提供一种具有稳定性好，灵敏度高，得到的质谱结果重现性好，使用寿命长的质谱纳喷雾电极及其制作方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种质谱纳喷雾电极，其特征在于，是由熔融石英毛细管和涂覆于所述毛细管出口端的掺杂碳纳米管的溶胶-凝胶复合材料组成，所述的掺杂碳纳米管的溶胶-凝胶复合材料是指碳纳米管与金属或非金属醇盐为前驱体以溶胶-凝胶法形成的复合材料。

所述的熔融石英毛细管的总长推荐为10～11cm，内径推荐为10～100μm，优选为40～60μm。

所述的毛细管出口端可以是尖端，也可以是斜端，优选为尖端。

所述的尖端可以用砂纸打磨，也可以通过激光拉制而成，优选为砂纸打磨。

所述的掺杂碳纳米管的溶胶-凝胶复合材料优选涂覆于所述毛细管出口端的1～2cm。

所述的碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管，优选为单壁碳纳米管。

所述的金属醇盐优选为铝或锆醇盐；所述的非金属醇盐优选为硅醇盐。