[发明专利]一种基于导电纳米材料的电喷雾质谱装置及其实现电喷雾质谱分析的方法

说明书

技术领域

本发明涉及质谱分析技术领域，特别是一种基于导电纳米材料的电喷雾质谱装置及其实现电喷雾质谱分析的方法。

背景技术

电喷雾离子化技术(ESI)，自上世纪七十年代问世以来，因其不易引发碎裂的软电离特性，已成为质谱分析领域应用最广泛的离子化方法。ESI作为一种常见的大气压质谱离子化方法，采用高压电场来产生带电雾滴，并最终将分析物离子送入质谱进行检测。离子化过程是在极性有机液态溶剂中完成的，这种电离技术适用于电离极性较大的化合物。然而，许多中化合物，如挥发油中所含的天然产物，农产品中的农药残留，以及部分有机反应的反应物和产物只溶于导电性较差的低极性溶剂中，而这样的样品难以通过电喷雾的方法离子化，从而使得ESI-MS在低极性溶剂溶解的化合物(如正相液相色谱-质谱联用)和部分有机反应的机理研究方面中受到限制。

溶解于低极性溶剂中的化合物，由于溶剂兼容性的问题长期以来难以使用ESI技术进行分析。一般来说，对这些样品主要采用电子轰击质谱(EI-MS)进行分析。而EI质谱在获得化合物的准分子离子峰时常常会遇到困难，给化合物的鉴定造成干扰。此外，相比ESI质谱来说，直接进样EI质谱分析操作繁琐，效率低下。

陈焕文课题开发了萃取电喷雾离子化(EESI)方法。该方法是一种应用较为广泛的可无需样品前处理的直接分析质谱方法。它是通过带电液滴和样品液滴碰撞后发生液滴见萃取从而使样品液滴中的化合物发生离子化的方法。EESI已经在食品医药、公共安全、代谢组学、蛋白质分析以及分子离子反应和我有机化学反应机理的研究中。2013年郭寅龙教授课题组开发出了溶剂辅助电喷雾离子化技术，该技术使得低极性溶剂中化合物的电喷雾检测成为可能，并在低极性溶剂中化学反应监测方面获得了较广泛的应用。

虽然EESI可以应用于监测电喷雾不友好型溶剂中发生的有机化学反应。但是，为了得到最佳的信号，需要调整较多实验参数较使该装置操作复杂化。同时，由于液滴受到雾化气的气流干扰，液滴之间的碰撞效率和电荷交换效率降低，离子化效率难以提高。在这一点上，溶剂辅助电喷雾离子化技术由于不涉及喷雾液滴之间的碰撞交换电荷，其离子化效率相比EESI有很大提升。然而其装置仍然有许多可调节参数，并且需要额外引入辅助溶液、雾化气路等，使得操作复杂化。此外，辅助溶剂的引入可能会产生额外的基质干扰，使质谱谱图复杂化。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种基于导电纳米材料的电喷雾质谱装置及其实现电喷雾质谱分析的方法，除了能够满足溶解在电喷雾友好型溶剂中的化合物质谱分析需求外，还能够较好的满足溶解在电喷雾不友好型溶剂中低极性目标化合物的质谱分析需求，如低极性溶剂，且方法简单、成本低廉、需调节参数少、离子化效率高、无需引入额外辅助溶剂、无额外溶剂的基质干扰。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种基于导电纳米材料的电喷雾质谱装置，包括样品引入通道和电喷雾发生基底，所述的电喷雾发生基底包括质谱高压电源和电喷雾喷头，样品引入通道与电喷雾喷头相接触，所述的电喷雾喷头采用导电纳米材料制成，质谱高压电源通过高压线与电喷雾喷头连接，所述的电喷雾喷头的前端为锐角的尖端形结构，电喷雾喷头的前端朝向质谱入口通道，电喷雾喷头的轴线与质谱入口通道的轴线之间的夹角α的范围为90°～180°以使电喷雾产生的离子能够很好的进入质谱入口，所述的电喷雾喷头的前端与质谱入口通道之间的距离d为0.5～10mm，以减少电喷雾产生的离子在传输过程中的损失。

作为优选地，所述的导电纳米材料为可导电的具有微观重复纳米结构的材料。

作为优选地，所述的可导电的具有微观重复纳米结构的材料为碳纳米材料或金属纳米材料。

作为优选地，所述的碳纳米材料为碳纳米管、石墨烯或巴基球。

作为优选地，所述的电喷雾喷头的前端为圆锥形、椭圆锥形或三角形。

作为优选地，所述的电喷雾喷头的前端为实心结构，且样品引入通道的末端置于电喷雾喷头末端上方与电喷雾喷头的前端之间的距离d₁在0.1～3mm之间，以减少电喷雾产生的离子在传输过程中的损失，距电喷雾喷头表面的高度d₂在0～10mm之间，以使溶液能够良好的传递到电喷雾喷头的尖端。

作为优选地，所述的电喷雾喷头的前端为中空结构，且样品引入通道伸入电喷雾喷头的末端不露出于电喷雾喷头的前端。

作为优选地，所述的电喷雾喷头的径向尺寸为样品引入通道的径向尺寸的1～20倍。