2-프로 판 올 필드 비대칭 이온 기동성 분 광 분석을 사용 하 여 실내 공기 수준 농도에서 사진 산화 분석
Summary
2-프로 판 올 설명 같은 실내 공기 농도 (ppb) 모델 휘발성 유기 탄소를 저하에 광 촉매의 효과 결정 하기 위한 프로토콜.
Abstract
기반으로 하는 이산화 티타늄 촉매와 휘발성 유기 화합물 2-프로 판 올이 보여주는 실내 공기 농도 (ppb) 휘발성 유기 탄소 (Voc), 저하에 광 촉매의 효과 결정 하는 데 사용할 다양 한 프로토콜을 설명 합니다. 프로토콜 필드 비대칭 이온 모빌리티 분광학 (FAIMS)는 지속적으로 확인 하 고 2-프로 판 올, ppb 수준에서 아세톤 등 Voc의 농도 모니터링 하는 분석 도구를 활용 합니다. FAIMS의 지속적인 자연 자세한 운동 분석과 장기 반응, 가스 크로마토그래피, 전통적으로 공기 정화 특성에 사용 되는 일괄 처리에 중요 한 이점을 제공 하 고 있습니다. 촉매 공기 정화에 FAIMS 사용 하 여 처음으로 최근에 사용 되 고 여기에 설명 된 프로토콜, 대체 Voc 및 촉매 유사한 프로토콜을 사용 하 여 테스트할 수 있도록 유연성 제공 독특한 낮은 농도에서 촉매 공기 정화 반응을 명료를 시스템.
Introduction
실내 공기의 품질 최근 최전선에 왔다. 아마도 놀랍게도, 실내 공기는 실외 공기 보다 더 높은 농도에 휘발성 유기 탄소 (Voc)의 큰 수를 포함 되어 있습니다. 1 주거 가정, 직장, 및 자동차, 기차, 항공기, 등 같은 장소에서 그들의 시간을 실내에서,의 80% 이상 지출 하는 사람들이 공기 품질 진짜 문제가 될 수 있습니다. 일반적인 실내 공기에서 VOCs의 많은 돌연변이 또는 발암 성,2,3 그리고 그래서 이들의 제거 핵심 우선 순위, 특히 ‘아픈 건물 증후군’의 현상 건강 및 작업 시간을 통해 분실 된 생산으로 이어질 수 있습니다. . 1 공기 정화 장치 광 촉매, 반도체, 변함없이 이산화 티타늄 (티 오2), 자외선, 활성화 사진 산화 과정을 통해 VOC을 저하를 포함할 수 있습니다. 광 촉매 수소 생산 및 오염 물질 저하4,5,,67;에 대 한 분할 하는 물에서 응용 프로그램과 함께 연구의 성장 지역 이다 공기 정화는 때문에이 응용 프로그램8의 상업적인 생존 능력 특히 활성 영역입니다. 그러나, 실내 공기 (일반적으로 ppb)에 존재 하는 농도에서 VOCs를 검출 도전 이다. 촉매 반응의 속도 론 다음 Langmuir Hinshelwood 속도 론9, 높은 농도에서 굴욕적인 Voc에 광 촉매의 효과 낮은 농도에서 효과 대표 하지 않습니다. 여기 우리는 다양 한 시스템 및 설명 필드 비대칭 이온 모빌리티 분광학 (FAIMS)를 사용 하 여 이러한 낮은 농도에서 Voc를 저하에 광 촉매의 효과 결정 하기 위한 프로토콜 티 오2 를 기반으로 이것을 설명 광 촉매, 그리고는 모델 VOC 2-프로 판 올.
이온화 가스 흐름, FAIMS와 분리 하 고 대기 압력10,,1112에 다양 한 전기 분야에서 그들의 이동성에 따라 화학 이온을 식별 합니다. Voc 등 높은 양성자 선호도 가진 분자는 분리 하 고 부품 십억 (ppb) 해상도 ppb 농도13FAIMS에 의해 감지에 적합. 지속적으로 여러 Voc를 동시에 모니터링 할 수, 그것은 촉매 공기 정화 뿐만 아니라 오염 물질으로 사용 하는 VOC 모니터링에서 테스트에 사용 하는 이상적인 분석. FAIMS도 검색할 수 있습니다 중간체 또는 다른 VOC 제품 촉매 반응에서 높은 프로톤 선호도, 핵심 요구 사항으로는 광 촉매에 효과적으로 저하를 완료 하지 않으면, 일부 Voc 생산으로 독성이 있을 수 있습니다 증명 또는 타락 하는 VOC 보다 더 많은 독성.
FAIMS 촉매 공기 정화 응용 프로그램14에 처음으로 최근에 사용 되 고 FAIMS는 가스 크로마토그래피에 우수한 제안 하지, 하지만 그것은 명확 하 게는 강력한 될 가능성이 있는 다양 한 대안을 제공 공기 정화를 공부 하 고 있는 도구입니다. 여기 우리 사진-2-프로 판 올을 기반으로 하는 이산화 티타늄 광 촉매와의 산화와 관련 된 프로토콜을이 기술을 보여 줍니다. 실내 공기에서 2-프로 판 올을 생성 하기 위해 레벨 농도 투과 관 사용된15은. 봉인 하 고 지속적인 흐름에서 양쪽 끝에 구겨지지 액체 휘발성 유기 화합물을 포함 하는 PTFE 튜브의 구성 된 봉인된 PTFE 침투 튜브 내에 포함 된 VOC 밖으로 실내 공기에 비해 농도에서 일정 속도로 확산 한다. 이 흐름은 다음 전달으로 반응 챔버를 포함 하는 느낌, 그리고 FAIMS 분석기에 정체성과 휘발성 유기 화합물의 부 량을 결정 수 있습니다. FAIMS 허용 농도 결정, 2-프로 판 올의 그리고의 스펙트럼의 라이브러리를 통해 Voc, 라이브러리와 그들의 스펙트럼의 비교를 통해 결정 하는 아세톤 등 사진 반응 동안 생산 추가 Voc의 정체성을 알고. 이 기술의 주요 장점은입니다의 유연성: 바꿈으로써 단순히 투과 관 또는 촉매, 대체 Voc 및 촉매는 시험 될 수 있다.
Protocol
Representative Results
Discussion
프로토콜 모델 VOC, 2-프로 판 올, 자외선 조명에서 저하의 동작을 결정 하 여 티타늄 기반 산화물 촉매의 효과 결정 하는 효과적인 방법을 설명 합니다. FAIMS를 사용 하 여 2-프로 판 올의 양의 실내 공기에 비해 농도에 반응에서 생산 될 수 있는 다른 VOC 제품 이외에 반응에 걸쳐 지속적으로 모니터링할 수 있습니다. 이 연속 자연 가스 착 색 인쇄기, 전통적으로 촉매 실내 공기 정화, 일괄 처리를 사용 하 여 모니터링 하는 데 사용에서 크게 다릅니다. 비싼 하 고 민감한 GC/MS 시스템 일반적으로 이러한 낮은 농도에서 Voc의 농도 결정 하는 데 필요한 하며 사진 산화 제품의 상세한 분석 일반적으로 같은 사진 산화 제품의 처리 활성 탄소 제품 adsorbing 고 질량 분석기로 그들을 탈 착 되. 질량 분석 모든 제품을 검색 하는 동안 FAIMS의 한계는 높은 프로톤 선호도 제품만 검출 될 수 있다 이다. FAIMS 낮은 농도 Voc, 결정에 우수 하지만 높은 농도, 포화 수 있습니다 실내 공기 수준 농도 응용 프로그램 시스템을 제한 하. 시스템 설명 여기 가스 크로마토그래피 촉매 반응에 대 한 통찰력 달성에 제한 하는 것을 제공할 수 있는 효과적이 고, 간단한 도구 FAIMS의 장점.
여기에 설명 된 FAIMS 시스템, 의료 학년 공기 흐름 가스 사용 됩니다. FAIMS 시스템 너무 민감한 되 고, 공기의 높은 품위 분석 사진 산화 수에 중요 하다. 그러면 사진 산화 과정에서 감지 하는 어떤 제품 든 지는. 마찬가지로, 그것은 중요 한 시스템에 누설이 있는지 확인 하는 FAIMS는 탐지 수 실험실 공기 일반적으로 농도에서 Voc를 포함. 신뢰할 수 있는 시스템을 제공 하는 시스템의 설치에 대 한 나열 된 소모품 및 일의 기간 동안 연속 모니터링 아니 감지 Voc 때 아무 촉매 표시 하고있다 또는 투과 관 존재.
포함 된 다른 휘발성 유기 화합물, 에탄올, 아세톤, 톨루엔, 등 및 프로토콜에 따라 단순히 투과 욕조 함으로써 시스템은 간단 하다, 그것은 또한 매우 유연-대안 Voc이 방법으로 시험 될 수 있다, 하는 동안. 촉매 반응 종종 습도 의해 영향을 받습니다. 여기에 개발 된 시스템 밑에 운영 한다 낮은 습도; 그러나 테스트 실시 될 수 있습니다에서 높은 humidities 구매 시스템에는 가습기를 소개. 휘발성 유기 화합물 사용에 따라 그것은 감소 되 고, FAIMS의 감도 귀 착될 수 있다 하지만 효과적인 테스트 실시 수 있습니다. 16
FAIMS의 지속적인 자연 가스 착 색 인쇄기, 전통적으로 공기 정화 광 촉매 효과 결정 하는 데 사용 되는 이점을 강조 한다. 16 , 17 가스 착 색 인쇄기를 사용 하 여 일괄 처리를 수집 하 고 분석 하는 공기 샘플; FAIMS, 지속적인 자연의 일괄 처리 가스 크로마토그래피 기법으로 해석 하는 도전적 일 수 있다 촉매 반응의 속도 론에서 자세한 보고가 있습니다. FAIMS의 간명이 이다 또 다른 장점은. 여러 Voc FAIMS의 복잡 한 분석을 수행 하기 위해 가능 하, 가스 크로마 토 그래프 질량 분석기, 비싼 될 수 있는 추가 처리 요구에 연결 될 필요가 있을 것 이다. 또한, 가스 크로마 토 그래프와 장기 반응을 수행, 비싼 자동된 시스템 될 것 이라고, 또는 노동 집약적인 샘플링; 이 경우 FAIMS와 아니다.
FAIMS의 지속적인 자연 이러한 ppb 농도에서 광 촉매 과정의 더 큰 이해를 얻기 위해 활용 될 수 있는 가스 착 색 인쇄기에 비해 상당한 이점을 제공 합니다. 또한, 여기 설명 하는 간단한 설치는 유연, 대체 촉매 및 Voc 촉매 과정의 이해를 더욱 개선 유사한 조건 하에서 테스트 될 수 있도록 합니다.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 부여에서 ERC에서 재정 지원 259619 사진 EM과 보조금 번호 620298 사진 공기 (개념 증명)에 대 한 감사.
Materials
| 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 |
References
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