低温等离子体离子化源质谱法研究一氧化碳等离子体反应机理

摘要

采用线性离子阱质谱技术在大气氛条件下，对一氧化碳(CO)的低温等离子体化学反应的产物进行了CID结构鉴定分析，并对其反应机理进行深入研究。当Ar气(0.9 L/min)通入介质阻挡放电激发源中，采用正离子模式，可以在20~110 u范围内记录得到大量的被质子化的离子信号峰。水蒸气质子化离子峰(m/z 37,[H2O+H]+;m/z 55,[2H20+H]+;m/z 73,[3H20+H]+)的相对丰度比较大，说明实验时空气的相对湿度比较大。当引入CO(851.3 mg/m3,N2稀释，流速20 mL/min)到低温等离子体激发源后，可以记录得到相对丰度较大的新产物离子:m/z44,46,62和90。CID数据分析表明，上述离子信号分别对应的组分为:CO2+(m/z 44),HCOOH+ (m/z 46),H2CO3+(m/z 62)和[C02+H2O+CO]+ (m/z90)。实验还采用负离子模式的电喷雾(ESI )质谱法研究了在干燥空气和高湿度空气两种不同气氛条件下CO的低温等离子体激发产物的水溶液的主要物质成分。两种条件下的主要产物是甲酸根(m/z 45)、亚硝酸根(m/z 46)和硝酸根(m/z 62)，其中硝酸根的丰度最大。但在干燥大气氛条件下，甲酸的含量要小于亚硝酸含量，而在高湿度大气氛下，甲酸的相对含量却明显要高于亚硝酸的含量。进一步的溶液pH检测表明，高湿度空气气氛条件下的CO低温等离子体产物的水溶液pH值低于干燥空气条件下的产物水溶液的pH值，可见高湿度条件下的水蒸气可以促进CO向甲酸的转化。