2-プロパノールの説明など室内空気濃度 (ppb) モデル揮発性有機炭素の分解に光触媒の効果を決定するためのプロトコル。
基づく二酸化チタン触媒 VOC 2-プロパノールとこれを示す室内空気濃度 (ppb) 揮発性有機炭素 (揮発性有機化合物) を分解する光触媒の効果を決定するための汎用プロトコルを示す.プロトコルは、フィールド非対称イオン移動度分光法 (FAIMS) 継続的に識別し、2-プロパノール、ppb レベルでのアセトンなどの揮発性有機化合物の濃度を監視することができる分析ツールを活用します。FAIMS の連続性質により詳細な速度論的解析と長期的な反応、ガス ・ クロマトグラフィー、伝統的空気浄化特性に使用されるバッチ処理上重要な利点を提供します。FAIMS の光触媒空気清浄機の使用はごく最近初めて、使用されているし、次に示すプロトコル、代替の Voc ・光触媒と同等のプロトコルを使用してテストすることができる柔軟性を提供していますユニークです低濃度で光触媒空気浄化反応を明らかにするシステム。
室内空気の質は、最近の最前線に来ています。おそらく驚くほど、室内の空気には、屋外の空気よりも高濃度の揮発性有機炭素 (Voc) の大きい数が含まれています。1住宅の家、職場、車、列車、航空機などの交通機関などの場所で屋内では、自分の時間の 80% を支出以上の人々 と空気質は本当の問題をすることができます。一般的な室内空気中の VOCs の多くは変異原性や発癌性、2、3をのでこれらの取り外し重要課題である健康と仕事を休んで時間を生産する「シックハウス症候群」の現象になるために特に.1空気浄化装置は、半導体、必ず酸化チタン (TiO2) 紫外線で活性化が光酸化プロセスによる VOC を低下、光触媒を含めることができます。光触媒水分解水素製造・汚染物質分解4,5,6,7; のアプリケーションとの研究の栽培面積は、します。空気清浄機は、このアプリケーションの8の実用化のため特にアクティブな領域です。ただし、屋内空気 (通常 ppb) に存在する濃度で揮発性有機化合物を検出するは困難です。光触媒反応の反応速度で次ラングミュア ヒンシュルウッド速度9、高濃度 Voc を分解で光触媒の効果は低濃度でその効果の代表ではないです。ここで述べる汎用性の高いシステムとフィールド非対称イオン移動度分光法 (FAIMS) を使用してそのような低濃度の Voc を分解で光触媒の効果を決定するためのプロトコルによる TiO2にこれを説明光触媒、およびモデル VOC 2-プロパノール。
電離ガスの流れ、FAIMS 分離し、大気圧10、11,12さまざまな電場下における機動力に基づく化学イオンを識別します。Voc などの高プロトン親和性を持つ分子が分離し、部分十億の (ppb) 解像度あたりと ppb 濃度13FAIMS、によって検出に適して。同時に複数の voc 成分を継続的に監視が可能、光触媒空気浄化 VOC 汚染物質として使用を監視するための追加のように、テストで使用する理想的な分析です。FAIMS 検出することも中間体または光触媒反応から高プロトン親和性、重要な要件を持つ他の VOC 製品光触媒が有効であることと、分解が完了した場合、生成される Voc のいくつかはのような有毒かもしれないことを証明するのか低下して VOC よりさらに有毒な。
FAIMS のみ最近、光触媒空気浄化アプリケーション14初めて使用されています、FAIMS、ガスクロマトグラフィーに優れて示唆ではないが明らかにする強力な可能性を秘めている多彩な選択肢を提供しています空気浄化の勉強ツールです。ここで 2-プロパノールによる二酸化チタン光触媒による光酸化を含むプロトコルでこのテクニックを示します。室内の空気に 2-プロパノールを生成するには、レベル濃度浸透管は使用される15です。封印された PTFE パーミエーション チューブ内に含まれる VOC 密封され一定の流れの下で、両端に圧着する液体の VOC を含む PTFE 管から成る室内空気に匹敵する濃度で、一定の速度を拡散します。この流れが渡されます、フェルトを含む反応室にし、FAIMS アナライザーにアイデンティティと VOC の定量を決定ことができます。FAIMS により、2 – プロパノールに決定してのスペクトルのライブラリを介して濃度 VOCs、アセトンがライブラリとそのスペクトルの比較を通して決定など写真反応中に生成されたその他の Voc のアイデンティティを知っています。この手法の主な利点は、その柔軟性: 代替の Voc と触媒パーミエーション チューブや触媒を変更するだけをテストできます。
プロトコルでは、分解モデル VOC、2-プロパノール、紫外線照射下での動作を決定することによりチタン酸化物ベース触媒の有効性を決定するの効果的な方法について説明します。FAIMS を使用すると、2-プロパノールの量は、室内空気に匹敵する濃度での反応で生成される可能性が他の VOC 製品に加えて、反応全体で継続的に監視できます。この継続的な性質は、ガス ・ クロマトグラフィー、バッチ プロセスを使用して光触媒室内空気の浄化を監視する昔とは大きく違います。高価な機密の GC/MS システムは一般にそのような低濃度で揮発性有機化合物の濃度を決定するのに必要な写真酸化生成物の詳細な分析を一般的に光酸化製品のように処理します。吸着した活性炭製品とし、質量分析計にそれらを放出します。質量分析法、すべての製品を検出することができるが、FAIMS の制限は、高いプロトン親和性を持つ製品のみが認識されることです。FAIMS は低濃度揮発性有機化合物を決定するに優れていますが高濃度で飽和することができます室内空気濃度アプリケーション システムを制限します。FAIMS 作るシステムはガスクロマトグラフィーを光触媒反応への洞察力を達成するために制限されますを提供できる効果的なシンプルなツールをここで説明の利点。
ここで説明 FAIMS システム、医療グレードの空気が流ガスとして使用されます。とても敏感な FAIMS システムと空気の高品質グレードは分析する光酸化を可能に重要です。これにより、検出されたすべての製品写真酸化プロセスから。同様に、それはシステムに漏れがないことを確認する重要な大気は、通常濃度で揮発性有機化合物を含む、FAIMS、検出ことが可能。システムのセットアップに記載されている消耗品は、信頼性の高いシステムを提供、日の期間にわたって継続的な監視は指定されていない検出可能な Voc 触媒は添加しないときまたはパーミエーション チューブが存在。
透過用浴槽を単に、代替の VOC、エタノール、アセトン、トルエンなど、次のプロトコルを含むシステムは簡単です、それはまた非常に柔軟な – Voc の代替は、この方法でテストことができます、間。光触媒反応は多くの場合湿度を受けます。ここに開発されるシステムが低湿度の下で作動します。しかし、テストが可能で高い湿度は加湿器を導入、システムを購入します。によって使用される VOC、減少、FAIMS の感度がありますが、効果的なテストを遂行にすることができます。16
FAIMS の連続性質は、空気浄化の光触媒効果を判定するために使用されているガス ・ クロマトグラフィー上の優位性を強調表示します。16,17ガス ・ クロマトグラフィーを収集し、空気のサンプルを分析するバッチ プロセスを使用してください。FAIMS、連続本来バッチ ガスクロマトグラフィー法による解釈に挑戦することができる光触媒反応の速度論をより詳細に見てことができます。FAIMS のシンプルさは、別の利点です。複数の Voc FAIMS の複雑な分析を実施するためには、ガスクロマト グラフ、質量分析計、高価になることができます、追加の処理を必要とするリンクする必要があります。さらに、ガスクロマト グラフ、長期的反応を遂行する高価な自動化されたシステムになる必須、または労働集約的なサンプリング;これは、FAIMS とケースではありません。
FAIMS の連続性質はこれらの ppb の濃度で光触媒プロセスのより深い理解を得るために利用することができますガス ・ クロマトグラフィーに比べて大きな利点を提供しています。また、ここで示した簡単なセットアップは柔軟、代替触媒と光触媒プロセスの理解のさらなる向上と同等の条件の下でテストされる揮発性有機化合物。
The authors have nothing to disclose.
著者は、ERC は、グラントの下で財政的な支援番号の 259619 写真 EM および許可番号 620298 写真空気 (概念実証) のために感謝しています。
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 |