熱裂解
作為科研領(lǐng)域領(lǐng)導(dǎo)者—賽默飛世爾科技(中國(guó))有限公司擁有完整的氣相氣質(zhì)產(chǎn)品線?？梢詽M足環(huán)境、醫(yī)藥、食品、化工、司法毒理等領(lǐng)域日益嚴(yán)苛的應(yīng)用需求。全新GC/GCMS 系統(tǒng)，為實(shí)際樣品分析而優(yōu)化設(shè)計(jì)，靈敏穩(wěn)健，快速易用，隨時(shí)準(zhǔn)備迎接實(shí)驗(yàn)中的各類挑戰(zhàn)，幫您解決復(fù)雜的分析問題，極大提高實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)效率。氣相氣質(zhì)聯(lián)用產(chǎn)品在分析不同樣品時(shí)需要聯(lián)用不同的前端進(jìn)樣設(shè)備，如頂空、吹掃捕集、熱脫附、熱裂解等。賽默飛針對(duì)各種不同的進(jìn)樣方式均提供完整的解決方案。本期為您介紹熱裂解氣質(zhì)聯(lián)用應(yīng)用解決方案。
熱裂解-氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)（Py-GCMS）
一種將熱裂解技術(shù)和氣相色譜-質(zhì)譜技術(shù)相結(jié)合的分析技術(shù)，通過對(duì)高溫裂解后的特征離子碎片進(jìn)行定性定量分析，判定樣品組成。
Py-GCMS優(yōu)勢(shì)
• 分離效率高，能快速、有效識(shí)別樣品
• 靈敏度高，樣品用量少
• 分析速度快，信息豐富
• 適用于各種形式樣品，特別是難溶及高沸物質(zhì)，且一般無需預(yù)處理
Py-GCMS應(yīng)用領(lǐng)域
• 高分子RoHS分析
• 微塑料的定性定量分析
• 高分子材料分析：如膠粘劑、橡膠、油漆、涂料及塑料材質(zhì)鑒別
• 高分子添加劑分析：如抗氧劑、交聯(lián)劑、光引發(fā)劑、抗靜電劑
方案一
熱裂解氣質(zhì)聯(lián)用RoHS解決方案
行業(yè)背景
歐盟 RoHS：
RoHS指令，全稱為《關(guān)于限制在電子電器設(shè)備中使用某些有害成分的指令》，也稱2002/95/ EC 指令，是由歐盟立法制定的一項(xiàng)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，也是電子電器產(chǎn)品獲得 CE 標(biāo)志從而進(jìn)入歐共體銷售所必須進(jìn)行測(cè)試的指令之一。由2003年1月歐盟議會(huì)和歐盟理事會(huì)通過，該指令主要用于規(guī)范電子電氣產(chǎn)品的材料及工藝標(biāo)準(zhǔn)，使之更加有利于人體健康及環(huán)境保護(hù)。指令要求電子電氣設(shè)備中禁止使用鉛 (Pb)、汞 (Hg)、六價(jià)鉻 (Cr VI)、鎘 (Cd)和多溴聯(lián)苯 (PBBs)、多溴二苯醚 (PBDEs)。企業(yè)出口歐盟的產(chǎn)品都需符合相應(yīng)的限量要求，并且要展示相應(yīng)的證明文件。
2021年9月，IEC(國(guó)際電工委員會(huì)發(fā))發(fā)布IEC 62321-3-3-2021電子產(chǎn)品中某些有害物質(zhì)的測(cè)定3-3部分—使用Py?GC?MS對(duì)聚合物中的多溴聯(lián)苯、多溴二苯醚、特定鄰苯二甲酸酯進(jìn)行篩選，該方法具有快速簡(jiǎn)單，無需前處理等特點(diǎn)，非常適合需要對(duì)增塑劑進(jìn)行快速篩查的相關(guān)實(shí)驗(yàn)室。
一 增塑劑（鄰苯二甲酸酯），熱裂解-GCMS聯(lián)用（符 合 IEC62321-8-2017 標(biāo)準(zhǔn)）
塑化劑固體基質(zhì)標(biāo)總離子流圖(點(diǎn)擊查看大圖)
二 溴化阻燃劑（十溴二苯醚）
圖 1 十溴聯(lián)苯醚標(biāo)準(zhǔn)品提取 m/z799 離子圖(點(diǎn)擊查看大圖)
該熱裂解氣質(zhì)聯(lián)用RoHS 解決方案不僅針對(duì)管控的增塑劑和溴化阻燃劑提出具體方法，同時(shí)也提供了短鏈氯化石蠟、四溴雙酚A及紅磷阻燃劑等用戶較為關(guān)注物質(zhì)的Py-GCMS解決方案，以上項(xiàng)目采用完全相同的儀器配置，不同化合物分析無需更換色譜柱。依托全新一代發(fā)布的Thermo Scientific™ ISQ™7610系列氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀超高靈敏度，超強(qiáng)穩(wěn)定性等特點(diǎn)，完美解決實(shí)驗(yàn)室高通量，高準(zhǔn)確性的需求。
三 短鏈氯化石蠟 SCCPs
短鏈氯化石蠟標(biāo)準(zhǔn)品全掃總離子流圖及提取 m/z 95 離子圖(點(diǎn)擊查看大圖)
四 四溴雙酚A
四溴雙酚A定量及定性離子圖(點(diǎn)擊查看大圖)
五 紅磷阻燃劑
0.60mg 0.1% 紅磷標(biāo)準(zhǔn)品提取離子圖(m/z 124)(點(diǎn)擊查看大圖)
方案二
熱裂解氣質(zhì)聯(lián)用微塑料解決方案
塑料污染是全球普遍關(guān)注的環(huán)境問題。微塑料可以通過空氣、水或土壤廣泛傳播，而一旦進(jìn)入自然環(huán)境，它們就將無法清除。由于無法自然降解，它們對(duì)動(dòng)植物可以造成數(shù)百年的威脅，并進(jìn)入食物鏈。越來越多國(guó)家不斷升級(jí)“限塑”措施。歐盟微塑料禁令已從2023年10月17日?qǐng)?zhí)行。
將經(jīng)過分離富集的微塑料樣品使用Py-GCMS測(cè)試。分析結(jié)果表明不同塑料的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)有著明顯的差異，其在高溫裂解條件下會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的特征熱裂解產(chǎn)物。利用高溫裂解產(chǎn)生的特征碎片信息經(jīng)色譜分離和質(zhì)譜鑒定，能夠有效鑒別塑料成分同時(shí)進(jìn)行定量測(cè)定。
不同微塑料成分在Py-GCMS上的特征碎片譜圖(點(diǎn)擊查看大圖)
微塑料也可進(jìn)行定量分析。使用不同微塑料的特征裂解碎片的峰面積建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，進(jìn)行定量測(cè)定，通過標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算可得到樣品中不同微塑料成分的濃度。
四種微塑料的特征裂解碎片標(biāo)準(zhǔn)曲線(點(diǎn)擊查看大圖)
熱裂解氣質(zhì)法，還有一個(gè)突出優(yōu)勢(shì)是具有自己獨(dú)特的微塑料譜庫(kù)，使用這套譜庫(kù)，即使對(duì)于那些第一次使用熱裂解氣質(zhì)的人也很容易進(jìn)行微塑料分析。以下是相關(guān)軟件匹配截圖。
微塑料譜庫(kù)自動(dòng)檢索結(jié)果(點(diǎn)擊查看大圖)
方案三
熱裂解氣質(zhì)聯(lián)用—化工產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控方案
高分子材料在受熱裂解時(shí)，受其結(jié)構(gòu)影響，使得裂解產(chǎn)物不同，因而可通過對(duì)裂解產(chǎn)物的分析來實(shí)現(xiàn)對(duì)高聚物結(jié)構(gòu)等進(jìn)行研究。
一，采用熱裂解氣質(zhì)聯(lián)用結(jié)合氫火焰檢測(cè)器(Py-GCMS/FID)，同時(shí)處理 FID 與 MS 兩通道數(shù)據(jù)，利用樣品裂解產(chǎn)物比例分布比較樣品差異，結(jié)合了 MS 和 FID 兩種檢測(cè)器的優(yōu)點(diǎn)，利用多種定量方式互相補(bǔ)充驗(yàn)證，創(chuàng)造性的使用 TIC 組校正和 FID 組校正這一校正方式對(duì) PVC 樣品中聚氯乙烯含量進(jìn)行定量，使得檢測(cè)結(jié)果理論上更接近真實(shí)值，為實(shí)際應(yīng)用提供有力支持。
PVC標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)裂解產(chǎn)物FID和TIC譜圖(點(diǎn)擊查看大圖)
6種PVC樣品中聚氯乙烯含量采用不同計(jì)算方式結(jié)果比較(點(diǎn)擊查看大圖)
二，采用熱裂解氣質(zhì)聯(lián)用方法分析天然乳膠及合成乳膠樣品。下圖可見天然乳膠裂解產(chǎn)生明顯的異戊二烯和D-檸檬烯裂解特征產(chǎn)物。而從中檢出丁二烯及苯乙烯，則為合成乳膠。
天然乳膠裂解產(chǎn)物TIC圖(點(diǎn)擊查看大圖)
合成乳膠裂解產(chǎn)物TIC圖(點(diǎn)擊查看大圖)
方案四
熱裂解靜電場(chǎng)軌道阱應(yīng)用解決方案
賽默飛獨(dú)有靜電場(chǎng)軌道阱Orbitrap Exploris™ GC高分辨氣質(zhì)聯(lián)用儀，其強(qiáng)大的分辨率幫助客戶在靶向分析領(lǐng)域特異性、抗干擾能力強(qiáng)；非靶向分析能夠發(fā)現(xiàn)更多化合物；同時(shí)通過高分辨率、高質(zhì)量精度的全掃描分析，極大簡(jiǎn)化分析測(cè)試，并為定量、篩查及未知物發(fā)現(xiàn)的工作流程開辟新的機(jī)會(huì)。
鋰電池材料中粘合劑識(shí)別對(duì)于優(yōu)化回收處理非常必要，本方案采用熱裂解結(jié)合分析鑒定鋰電池碎料中的有機(jī)粘合劑，有效克服復(fù)雜樣品基質(zhì)干擾，高分辨質(zhì)譜提供高質(zhì)量精度質(zhì)荷比，同時(shí)結(jié)合EI/PCI不同電離模式，有效識(shí)別粘合劑類別，剖析降解機(jī)理。
鋰電池碎片材料中質(zhì)量精度為500mmu和5ppm的C3HF4+和PVDF標(biāo)準(zhǔn)品的提取離子疊圖(EIC)：高分辨更有助于去除基體干擾(點(diǎn)擊查看大圖)
鋰離子電池碎片材料和PVDF標(biāo)準(zhǔn)品中C3HF4+ 總離子流提取離子比較圖：高分辨精確質(zhì)量數(shù)有效鎖定特征離子，精準(zhǔn)定性(點(diǎn)擊查看大圖)
鋰電池碎片材料中檢測(cè)到C9H7F9，其PCI質(zhì)譜圖(A)和EI質(zhì)譜圖(B)均顯示出高質(zhì)量精度，與理論精確質(zhì)量數(shù)相差無幾(點(diǎn)擊查看大圖)
結(jié) 語(yǔ)
熱裂解氣質(zhì)聯(lián)用儀器平臺(tái)是被行業(yè)所認(rèn)可的一種強(qiáng)有力分析手段。賽默飛提供常規(guī)分析氣相色譜質(zhì)譜和高分辨氣相色譜質(zhì)譜平臺(tái)產(chǎn)品，對(duì)于研究高分子材料提供更全面、更專業(yè)、更可靠的解決方案。熱裂解可以將高沸點(diǎn)難以氣化物質(zhì)進(jìn)行高溫裂解，提供物質(zhì)的特征裂解產(chǎn)物，再結(jié)合賽默飛特有GC-Orbitrap/MS超強(qiáng)的定性能力，可以實(shí)現(xiàn)聚合物的精準(zhǔn)定性分析。
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