Name: analyzing the photo-oxidation of 2-propanol at indoor air level concentrations using field asymmetric ion mobility spectrometry
Uploaded: 2018-06-14T12:30:00
Duration: 8 min 23 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Analyzing the Photo-oxidation of 2-propanol at Indoor Air Level Concentrations Using Field Asymmetric Ion Mobility Spectrometry at JoVE.com

Forfatterne er taknemmelig for den finansielle støtte fra det europæiske forskningsråd, under grant nummer 259619 foto EM og grant nummer 620298 foto luft (Proof of Concept).

1. makeup af VOC gennemtrængning rør og bestemmelse af dets udbredelse sats
<ol><li>
Makeup af 2-propanol gennemtrængning rør Bemærk: For at undgå kontaminering, handsker under denne proces. Forsigtighed: 2-propanol er brandfarlige og et irritationsmoment. Udføre denne procedure fra enhver åben ild. Brug handsker når du håndterer 2-propanol. Konsultere MSDS af 2-propanol for yderligere oplysninger.<ol>
<li>Måle og klippe en 14 cm længde af PTFE slanger.</li>
		<li>Forsegle og krympe ene ende af røret ved at indsætte en 2 cm længde af PTFE stang i slutningen af PTFE slanger, og derefter dække med en 2 cm metallic crimp</li>
		<li>Placer PTFE slanger, stang og krympe i den crimpning værktøj, og derefter placere denne i en skruestik. Drej vice, stramme så meget som muligt at forsegle PTFE-røret med krympe.</li>
		<li>Afpipetteres i den tidsubegrænsede af PTFE-røret et beløb på 2-propanol, således at PTFE slanger er omkring 1/3 fuld (ca 3-4 mL).</li>
		<li>Gentag 1.1.2 - 1.1.3 forsegling og krympe den åbne ende af gennemtrængning røret; permeation kilde er derefter fuldført.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Bestemmelse af diffusion sats af VOC i gennemtrængning tube
	<ol>
<li>Veje gennemtrængning tube, ved hjælp af en kalibreret balance, med mindst 4 decimaler, noterer sig både vægt og tid.</li>
		<li>Fra en komprimeret luft forsyning (ideelt medicinsk grade trykluft eller tilsvarende), Tilslut slangen (PTFE slanger, diameter 1/8 i indvendig diameter 0,063 in) til en i linje trykregulator. Fra regulator, Tilslut, ved hjælp af den samme diameter PTFE slanger, til en af portene af en GL45 4 port-stik, skruet fast til en 250 mL GL45 glasflaske. Blokere off to af havnene, og Tilslut en længde af PTFE slanger til den endelige bestemmelseshavn og guide dette outlet til et stinkskab.</li>
		<li>Placer gennemtrængning røret ind i glasflaske GL45, og sikre, at der er en konstant damp komprimeret luft med en væskehastighed på 2,5 L min-1. Alternativt, placere røret i fortynding kammer system som illustreret i figur 1 og beskrevet i punkt 2.1.</li>
		<li>På bestemte tidsintervaller (f.eks. daglig) Gentag vægtmåling (1.2.1) og sted tilbage ind i systemet (1.2.2). Hvis fald i vægt er ikke målbart brug af balancen, øge tidsintervallet mellem vejer gennemtrængning tube (fx. ugentlige, bi-ugentligt). Bemærk at denne kalibrering proces, afhængigt af den udbredelse sats, kunne tage en periode på et par måneder.</li>
		<li>Graf den udbredelse sats med tiden i minutter på x-aksen og massetabet i nanogram (ng) på y-aksen. Tegn en lige linje mellem point; ved hjælp af den lineære ligning (y = mx + c), bestemme hældningen (m) på linjen. Dette er gennemtrængningshastighed i ng min-1.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. foto-oxidation reaktion
<ol><li>
Opsætning af udstyr til brug i blanktegn og foto-oxidation reaktionen (figur 1)
	<ol>
<li>Tilslut slangen (PTFE slanger, diameter 1/8 i indvendig diameter 0,063 in) fra en komprimeret luft forsyning til en i linje trykregulator. Fra dette, forbinde en fugt fælde, for at sikre en konsekvent lav grad af fugt træder setup. Herfra, Tilslut PTFE slanger til en scrubber til yderligere ren komprimeret luft.</li>
		<li>Fra fugt fælde eller scrubber, Tilslut, ved hjælp af den samme diameter PTFE slanger, til en glasflaske, som vil være den fortynding kammer, der skal bruges til at holde gennemtrængning rør (GL45, 500 mL). For at sikre en gas stram forbindelse, bruge et skruelåg HPLC, GL45 4 port stik, komplet med silikone sæler: blokere off to havne, og Tilslut slangen fra skrubber eller fugtigere fælde til en af de andre to porte, som sikrer forbindelsen er stramt. Skru HPLC GL 45 skruelåg på 500 mL glasflaske.</li>
		<li>Tilslut PTFE slanger til den endelige bestemmelseshavn eller HPCL GL45 skruelåg, og derefter slutte det med en anden HPLC GL45 4 port konnektor. Som med 2.1.2, blokere off to havne. Skru denne HPLC FG45 skruelåg til et glasflaske (GL 45, 250 mL), som vil blive brugt som reaktionskammeret.</li>
		<li>Tilsluttes den endelige bestemmelseshavn på skruelåg HPLC GL45 PTFE slanger og fra dette, Tilslut slangen til FAIMS gas analysator, ved hjælp af Swagelok 1/8 gas stramme fittings. Sikre den eksterne port af gas analysator er guidet til et stinkskab at sikre ingen forurening træder laboratorium arbejdsområde.</li>
		<li>Placer reaktionskammeret, så midten af salen er 15 cm fra en UV-lampe (fx. en UV-lampe, bestående af 2 x 8 W tube lamper, med et peak photon emission boelgelaengden 356 nm). Forsigtighed: UV-lys er farligt at øjne; sikre lampe og reaktor er omgivet af et metallisk skjold at undgå udsættelse for lys.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Foto-oxidation af 2-propanol
	<ol>
<li>Placer to 2-propanol gennemtrængning rør samlet tidligere (1.1) i fortynding kammer i konfigurationen som beskrevet ovenfor. Placer katalysatoren (fx., en titandioxid baseret filt, dimensioner 55 mm x 25 mm x 1 mm) i reaktionen kammer, og sørg for katalysatoren vender UV-lampe. Tænd for strømmen af komprimeret luft, og Juster så strømmen er 2,5 L min-1, og presset er 1 bar.</li>
		<li>Tænd FAIMS instrument, og konfigurere instrumentet, så ion aktuelt af 2-propanol ses. Bruger software konfigureret til enhedens FAIMS, øge RF bølgeform, således at særskilte ion toppe kan ses på spektret bliver produceret af FAIMS instrument.</li>
		<li>Ved hjælp af software, der er konfigureret for FAIMS enheden, overvåge og registrere den ion aktuelle, der udgået fra de forskellige ion toppe ses på spektrum produceret af FAIMS for en periode, med katalysator i mørke. Toppene vil være 2-propanol og vand. På et sæt punkt (fx. efter at have forladt natten over), drej på UV-lampe, og overvåge FAIMS spektrum for de 2-propanol og vand ion strømninger, plus yderligere signaler fra mellemliggende VOC såsom acetone. Brug af systemsoftwaren, øge eller mindske RF bølgeform for at fastlægge nye signaler fra de mellemliggende ioner. Forsigtighed: Sikre både UV-lys og reaktor er dækket med et metallisk skjold før lampen er belyst, og at skjoldet er til stede i hele den hele UV lys reaktion.</li>
		<li>På et sæt punkt (fx. efter 4 timer), slå fra UV-lampe, og fortsætte med at overvåge FAIMS spektrum for 2-propanol og yderligere toppene.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Wang, S. B., Ang, H. M., Tade, M. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Volatile+organic+compounds+in+indoor+environment+and+photocatalytic+oxidation:+State+of+the+art.">Volatile organic compounds in indoor environment and photocatalytic oxidation: State of the art.</a> Environ. Int. 33 (5), 694-705 (2007).</li><li>Shah, J. J., Singh, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distribution+of+Volatile+Organic-Chemicals+in+Outdoor+and+Indoor+Air+-+a+National+Vocs+Data-Base.">Distribution of Volatile Organic-Chemicals in Outdoor and Indoor Air - a National Vocs Data-Base.</a> Environ. Sci. Technol. 22 (12), 1381-1388 (1988).</li><li>Jones, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Indoor+air+quality+and+health.">Indoor air quality and health.</a> Atmos. Environ. 33 (28), 4535-4564 (1999).</li><li>Hoffmann, M. R., Martin, S. T., Choi, W. Y., Bahnemann, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Environmental+Applications+of+Semiconductor+Photocatalysis.">Environmental Applications of Semiconductor Photocatalysis.</a> Chem. Rev. 95 (1), 69-96 (1995).</li><li>Mills, A., LeHunte, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+overview+of+semiconductor+photocatalysis.">An overview of semiconductor photocatalysis.</a> J. Photochem. Photobiol., A. 108 (1), 1-35 (1997).</li><li>Osterloh, F. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inorganic+materials+as+catalysts+for+photochemical+splitting+of+water.">Inorganic materials as catalysts for photochemical splitting of water.</a> Chem. Mater. 20 (1), 35-54 (2008).</li><li>Osterloh, F. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inorganic+nanostructures+for+photoelectrochemical+and+photocatalytic+water+splitting.">Inorganic nanostructures for photoelectrochemical and photocatalytic water splitting.</a> Chem. Soc. Rev. 42 (6), 2294-2320 (2013).</li><li>Paz, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+TiO2+photocatalysis+for+air+treatment:+Patents'+overview.">Application of TiO2 photocatalysis for air treatment: Patents' overview.</a> Appl. Catal., B. 99 (3-4), 448-460 (2010).</li><li>Herrmann, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photocatalysis+fundamentals+revisited+to+avoid+several+misconceptions.">Photocatalysis fundamentals revisited to avoid several misconceptions.</a> Appl. Catal., B. 99 (3-4), 461-468 (2010).</li><li>Guevremont, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-field+asymmetric+waveform+ion+mobility+spectrometry:+A+new+tool+for+mass+spectrometry.">High-field asymmetric waveform ion mobility spectrometry: A new tool for mass spectrometry.</a> J. Chromatogr. A. 1058 (1-2), 3-19 (2004).</li><li>Kolakowski, B. M., Mester, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+applications+of+high-field+asymmetric+waveform+ion+mobility+spectrometry+(FAIMS)+and+differential+mobility+spectrometry+(DMS).">Review of applications of high-field asymmetric waveform ion mobility spectrometry (FAIMS) and differential mobility spectrometry (DMS).</a> Analyst. 132 (9), 842-864 (2007).</li><li>Kanu, A. B., Dwivedi, P., Tam, M., Matz, L., Hill, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ion+mobility-mass+spectrometry.">Ion mobility-mass spectrometry.</a> J. Mass Spectrom. 43 (1), 1-22 (2008).</li><li>Ireland, C. P., Ducati, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigating+the+photo-oxidation+of+model+indoor+air+pollutants+using+field+asymmetric+ion+mobility+spectrometry.">Investigating the photo-oxidation of model indoor air pollutants using field asymmetric ion mobility spectrometry.</a> J. Photochem. Photobiol., A. 312, 1-7 (2015).</li><li>Vildozo, D., Ferronato, C., Sleiman, M., Chovelon, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photocatalytic+treatment+of+indoor+air:+Optimization+of+2-propanol+removal+using+a+response+surface+methodology+(RSM).">Photocatalytic treatment of indoor air: Optimization of 2-propanol removal using a response surface methodology (RSM).</a> Appl. Catal., B. 94 (3-4), 303-310 (2010).</li><li>Vildozo, D., Portela, R., Ferronato, C., Chovelon, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photocatalytic+oxidation+of+2-propanol/toluene+binary+mixtures+at+indoor+air+concentration+levels.">Photocatalytic oxidation of 2-propanol/toluene binary mixtures at indoor air concentration levels.</a> Appl. Catal., B. 107 (3-4), 347-354 (2011).</li></ol>

Forfatterne Lauren Brown og Russell Paris er medarbejdere i Owlstone Nanotechnology, det selskab, der fremstiller den FAIMS analyse instrument, der bruges i denne artikel.

Protokollen beskriver en effektiv metode til bestemmelse af effektiviteten af titanium oxid baseret katalysator, ved at bestemme funktionsmåden i nedværdigende model VOC, 2-propanol, under UV belysning. Bruger FAIMS, kan mængden af 2-propanol overvåges løbende i reaktionen, ud over andre VOC-produkter, der kunne produceres i reaktion ved koncentrationer svarende til indeluften. Denne kontinuerlige natur adskiller sig væsentligt fra gaskromatografi, traditionelt bruges til at overvåge fotokatalytiske indendørs luftrensning, som bruger en batchproces. Et dyrt, følsomme GC/MS system er generelt kræves til at bestemme koncentrationen af VOC på sådanne lave koncentrationer, og detaljeret analyse af foto-oxidation produkter generelt kræver yderligere forarbejdning af produkterne, foto-oxidation, som adsorbing produkter på aktivt kul, og derefter desorbing dem til den massespektrometer. Mens massespektrometri er købedygtig opdager alle produkter, er en begrænsning af FAIMS, at kun produkter med en høj proton affinitet kan påvises. FAIMS er fremragende til at bestemme lav koncentration VOC, men kan være mættet ved højere koncentrationer, som begrænser system til indendørs luft niveau koncentration applikationer. Fordelene ved FAIMS gør systemet beskrevet her en effektiv, enkel værktøj, der kan give indsigt i fotokatalytiske reaktioner, som gas chromatografi er begrænset i at opnå.
Med FAIMS systemet beskrevet her, bruges medicinsk grade air flow gas. Med FAIMS systemet er så følsomme, er en høj kvalitet af luft kritisk i at tillade foto-oxidation skal analyseres. Dette sikrer, at alle produkter registreres fra foto-oxidation proces. Det er ligeledes afgørende for at sikre, at der ikke siver ind i systemet, som laboratoriet luft generelt indeholder flygtige organiske forbindelser i koncentrationer af FAIMS er i stand til at opdage. Forbrugsvarer opført for opsætningen af systemet leverer et pålideligt system, og kontinuerlig overvågning over en periode af dage har anført ingen påviselige VOC når ingen katalysator eller gennemtrængning rør er til stede.
Mens systemet er enkelt, det er også meget fleksibel - alternativ VOC kan afprøves på denne måde, ved simpelthen at gøre en gennemtrængning balje indeholdende den alternative VOC, som ethanol, acetone eller toluen og efter protokollen. Fotokatalytiske reaktioner påvirkes ofte af fugtighed. System udviklet her opererer under lav fugtighed; men kan gennemføres på højere humidities købe at indføre en luftfugter i systemet. Afhængigt af VOC bruges, kan det resultere i følsomhed af FAIMS reduceres, men effektiv test kan udføres. 16
Den løbende karakter af FAIMS fremhæver en fordel i forhold til gaskromatografi, som traditionelt bruges til at afgøre photocatalyst effektivitet i rensende luft. 16 , 17 gaskromatografi bruger batchprocesser til at indsamle og analysere Luftprøver; FAIMS, tillader med deres løbende natur et nærmere kig på kinetik af fotokatalytiske reaktion, som kan være en udfordring for at fortolke med batch gaskromatografi teknik. Enkeltheden i FAIMS er en anden fordel. For at foretage komplekse analyser af flere VOC FAIMS er i stand til at, Gaskromatografen skal være knyttet til et massespektrometer, som kan være dyrt og kræver yderligere behandling. Derudover til at foretage langsigtede reaktioner med en gaskromatograf, ville et dyrt automatiseret system være påkrævet, eller labor intensiv prøveudtagning Dette er ikke tilfældet med FAIMS.
Den løbende karakter af FAIMS giver betydelige fordele i forhold til gaskromatografi, der kan udnyttes til at opnå en større forståelse af fotokatalyse processen på disse ppb koncentrationer. Desuden, den simpel setup illustreret her er fleksibel, giver mulighed for alternative fotokatalysatorer og VOC til afprøves under sammenlignelige betingelser, yderligere forbedre forståelsen af fotokatalytiske proces.

Kvalitet af indeluften er kommet i forgrunden for nylig. Måske overraskende, indeholder indendørs luften et større antal flygtige organiske kulstof (VOC), og i højere koncentrationer end udeluften. 1 med folk bruger over 80% af deres tid indendørs, på steder som boliger, arbejdspladser og transport, herunder biler, tog og fly, luftkvalitet kan være et reelt problem. Mange af VOC'erne fælles i indeluften er mutagent eller kræftfremkaldende,2,3 og så fjernelse af disse er en vigtig prioritet, især da fænomener som "syg bygning syndrom" kan føre til dårligt helbred og tabt produktion gennem arbejdsfrihed . 1 luften rensningsanlægget kan omfatte en photocatalyst, hvor en halvleder, uvægerligt titandioxid (TiO2), aktiveret med UV-lys, forringer VOC gennem en foto-oxidation proces. Fotokatalyse er en voksende forskningsområde, med anvendelser i vand opdeling for brint-produktion og forurenende nedbrydning4,5,6,7; luftrensning er et særdeles aktivt område på grund af den kommercielle levedygtighed af dette program8. Men afsløring flygtige organiske forbindelser i koncentrationer, der er til stede i indendørs luft (typisk ppb) er udfordrende. Med kinetik af fotokatalytiske reaktion er følgende Langmuir Hinshelwood kinetik9, effektiviteten af photocatalyst på nedværdigende VOC i høje koncentrationer ikke repræsentativ for dens effektivitet ved lave koncentrationer. Her beskrive vi et alsidigt system og protokol til bestemmelse af effektiviteten af fotokatalysatorer ved nedværdigende VOC ved sådanne lave koncentrationer ved hjælp af feltet asymmetriske ion mobilitet spektroskopi (FAIMS), illustrerer dette med en TiO2 baseret photocatalyst, og modellen VOC 2-propanol.
Ioniserende en gasflow, FAIMS adskiller og identificerer kemiske ioner baseret på deres mobilitet under en varierende elektriske felt ved atmosfærisk tryk10,11,12. Molekyler med en høj proton affinitet, som flygtige organiske forbindelser er velegnet til at være adskilt og opdaget af FAIMS, med dele pr mia (ppb) opløsning, og på ppb koncentrationer13. I stand til løbende overvågning flere VOC samtidig, det er en ideel analyse til brug i fotokatalytiske luftrensning test, som i tillæg til overvågning VOC bruges som forurenende stof. FAIMS kan også afsløre mellemprodukter eller andre VOC produkter med en høj proton affinitet fra fotokatalytiske reaktion, et nøglekrav at bevise at photocatalyst er effektiv, som hvis nedbrydningen er ufuldstændige, muligvis nogle af de flygtige organiske forbindelser, fremstillet som giftige eller mere giftige end VOC nedbrydes.
FAIMS er først for nylig blevet brugt for første gang i fotokatalytiske luft renseanlæg programmer14, og selv om der ikke tyder på FAIMS er superior til gaskromatografi, det klart tilbyder en alsidig alternativ, som har potentialet til at være en potent værktøj i studere luftrensning. Her viser vi denne teknik med en protokol, der involverer foto-oxidation af 2-propanol med en titandioxid baseret photocatalyst. For at generere 2-propanol på den indendørs luft er koncentrationer gennemtrængning rør brugt15. Bestående af en PTFE-røret, der indeholder flydende VOC, der er forseglet og krympede i begge ender, under en konstant flow, diffunderer VOC indeholdt i forseglede PTFE gennemtrængning røret ud med en konstant hastighed, ved koncentrationer svarende til indeluften. Denne strøm sendes derefter videre til en reaktionskammeret, som indeholder filt, og derefter ind i FAIMS analyzer, hvor identitet og kvantificering af VOC kan bestemmes. FAIMS giver mulighed for koncentrationen af 2-propanol skal fastlægges, og via et bibliotek af spektre af ved VOC, identiteten af yderligere VOC produceret under foto reaktion som acetone bestemmes gennem sammenligning af deres spektre med biblioteket. En vigtig fordel ved denne teknik er dets fleksibilitet: ved blot at ændre gennemtrængning tube eller katalysator, alternative VOC og katalysatorer kan testes.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>PTFE Tubing</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>58699 SUPELCO&#160;</td>
			<td>L x OD x ID 50 ft x 1/8 in x 0063 in</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>In-line pressure regulator</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>23882 SUPELCO</td>
			<td>High purity version (outlet pressure 0-100 psi, 1/8 in stainless steel fittings</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Moisture trap</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>N9301193</td>
			<td>70 ml 1/8 fittings</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Screw Cap HPLC, GL 45</td>
			<td>VWR</td>
			<td>554-3002</td>
			<td>4 ports complete with silicone seals</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Duran GL 45 Glass Bottle</td>
			<td>Scientific Laboratory Supplies</td>
			<td>BOT5206</td>
			<td>250 ml&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Duran GL 45 Glass Bottle</td>
			<td>Scientific Laboratory Supplies</td>
			<td>BOT5208</td>
			<td>500 ml</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Permeation tube making kit</td>
			<td>Owlstone Nanotechnology</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-propanol</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>10477070</td>
			<td>&#160;Isopropanol, extra pure, SLR</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quartzel PCO Felt</td>
			<td>Saint Gobain</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UVIlite&#160; Lamp</td>
			<td>UVItec Limited</td>
			<td>LI-208BL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Swage Fittings</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td>SS-202-1 / SS-200-SET</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lonestar Portable Analyzer</td>
			<td>Owlstone Nanotechnology</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

analyzing the photo-oxidation of 2-propanol at indoor air level concentrations using field asymmetric ion mobility spectrometry

Vi demonstrere en alsidig protokol skal bruges til at bestemme effektiviteten af fotokatalysatorer i nedværdigende indendørs luft koncentration (ppb) flygtige organiske kulstof (VOC), illustrerer dette med titandioxid baseret katalysator og VOC 2-propanol. Protokollen tager fordel af feltet asymmetriske ion mobilitet spektroskopi (FAIMS), et analyseværktøj, der er i stand til løbende at identificere og overvågning af koncentrationen af VOC som 2-propanol og acetone på niveauet ppb. FAIMS kontinuerlig karakter giver detaljerede kinetic analyse og langsigtede reaktioner, tilbyder en betydelig fordel over gaskromatografi, en batch-proces, der traditionelt anvendes i luft renseanlæg karakterisering. Brug af FAIMS i fotokatalytiske luft renseanlæg er først for nylig blevet brugt for første gang, og med protokollen illustreret her, fleksibilitet i at tillade alternative VOC og fotokatalysatorer skal testes ved hjælp af sammenlignelige protokoller tilbyder en unik system til at belyse fotokatalytiske luft renseanlæg reaktioner ved lave koncentrationer.

FAIMS gas analysator producerer kontinuerligt spektre af ion aktuelle vs kompensation spænding i løbet af den foto oxidation reaktion beskrevet i punkt 2.2, udnytte to 2-propanol gennemtrængning rør i salen fortynding og en titandioxid baseret filt photocatalyst i reaktionskammeret. Spectra typisk produceret af FAIMS analyzer filt er i mørke, og når følte er belyst er illustreret i figur 2a. For at opnå spektrene med FAIMS instrument, er RF bølgeform på apparatet indstillet til 64% af maksimalt. På denne RF bølgeform værdi, h + ioner (vand klynger), acetone monomerer og 2-propanol monomerer, som kan dannes fra FAIMS instrument ionisering proces nå detektor i FAIMS på forskellige kompensation spænding (cv), og så er adskilt på spektre. Flyder enkelte gasser udelukkende gennem FAIMS system kan anvendes til at bestemme spectra og kompensation værdier for hver gas16. På spektrum er peak på en kompensation spænding af-2.15 V h +-ion, en vand-klynge ion dannet da fugt i luften er ioniseret. Peak på et cv på-0.14 V er der af 2-propanol14. Den nuværende ion er direkte proportional med at koncentrationen af 2-propanol ind i FAIMS af 2-propanol koncentration, og så bruger den udbredelse sats (1,2), kan bestemmes. På samme måde med acetone målt forekommer på et cv af-1.44 V. figur 2b viser ion aktuelle på de specifikke peaks identificeret som 2-propanol og acetone i spektrene med RF bølgeform på 64% af maksimum, som funktion af tiden i hele foto-oxidation-protokollen beskrevet i afsnit 2.2. Som subtile ændringer i flow og fugtighed kan have en effekt af skiftende ion aktuelle cv spidsværdien positivt eller negativt, bruges tophøjde på et CV værdi af ± 0,2 V.
Mængden af 2-propanol ind FAIMS analyzer, med reaktionskammeret i de mørke stiger over tid. Som 2-propanol træder er fortynding kammer, 2-propanol adsorberet på overfladen af katalysator, som tegner sig for det første lav 2-propanol ind i FAIMS. Da tid fortsætter med en højere ion aktuelle er registreret, som angiver, at ind et højere antal 2-propanol i FAIMS. Dette tyder på, at overfladen af filt dækkes med 2-propanol, dermed adsorption på katalysatoren er faldende.
Når reaktoren kammer er belyst, er der en umiddelbar stigning i 2-propanol ind i FAIMS. Dette indebærer, at et beløb på 2-propanol desorbs fra overfladen af filt, og træder FAIMS analyzer. Samtidig er der en stigning i ion aktuelle fra peak på cv-1.44 V, som tidligere er blevet identificeret som acetone, der angiver filt under belysning har foto-oxideret 2-propanol til acetone. Da tid fortsætter, mængden af 2-propanol falder til et niveau væsentligt under niveauet på det indledende punkt om belysning, og acetone fortsætter med at blive opdaget, med både ion strømninger konsekvent over en periode på omkring 3 timer. Dette indebærer, at 2-propanol bliver konsekvent foto-oxideret til acetone, eller til kuldioxid og vand. 2-propanol adsorberer på overfladen, er foto-oxideret, og produkterne desorb og Indtast den FAIMS, hvor acetone er optaget. Når lyset er slukket, stiger 2-propanol ion aktuelle, mens acetone ion aktuelle falder antyde foto-oxidation er ophørt.
Resultaterne er repræsentative for koncentrationen af 2-propanol og acetone, løbende overvåges i ppb koncentrationer. Ved at sammenligne den steady state 2-propanol aktuelle under belysning med som 2-propanol strøm ind i FAIMS før belysning, effektiviteten af katalysator kan ses med et større fald i 2-propanol ind FAIMS vejledende for en overlegen photocatalyst. Overvågning af yderligere VOC også giver mulighed for en bedre vurdering af effektiviteten af photocatalyst. I air rensning applikationer, skal ideelt VOC degraderes til kuldioxid og vand. Yderligere forbindelser fundet demonstrere en ineffektiv katalysator eller dårlig luft renseanlæg strategi (strømningshastigheder, lysintensitet, luftfugtighed). FAIMS kan overvåge foto-reaktion, og så demonstrere effektiviteten af katalysator og luft renseanlæg setup.
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/54209/54209fig1.jpg"> Figur 1. Opsætningen af reaktoren. Diagrammet illustrerer opsætningen fotokatalyse udviklet til brug med FAIMS gas analyzer (Se 2.1). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54209/54209fig1large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/54209/54209fig2.jpg"> Figur 2. Typiske resultater. a typiske spectra produceret af FAIMS når RF bølgeform er 64% af maksimum når den reaktion, der indeholder filt er i mørke (grå linje), og når det er oplyst (grøn linje). (b) graf viser ion aktuelle på toppene fra kompensation spænding vs ion aktuelle spectra produceret i løbet af 2-propanol foto-oxidation reaktion når RF bølgeform er på 64% af maksimal; 2-propanol (rød linje) og acetone (blå linje) vist med den belyste reaktion fremhævet. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54209/54209fig2large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Analyzing the Photo-oxidation of 2-propanol at Indoor Air Level Concentrations Using Field Asymmetric Ion Mobility Spectrometry at JoVE.com

Analyzing the Photo-oxidation of 2-propanol at Indoor Air Level Concentrations Using Field Asymmetric Ion Mobility Spectrometry

En protokol til bestemmelse af effektiviteten af fotokatalysatorer i nedværdigende indendørs luft koncentration (ppb) model flygtige organiske kulstof som 2-propanol er beskrevet.

Analysere foto-oxidation af 2-propanol på indendørs luft koncentrationer ved hjælp af feltet asymmetriske Ion mobilitet massespektrometri

We demonstrate a versatile protocol to be used for determining the effectiveness of photocatalysts in degrading indoor air concentration (ppb) volatile ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

Analyzing Protein Dynamics Using Hydrogen Exchange Mass Spectrometry

Analyserer Protein Dynamics hjælp af brint Exchange massespektrometri

All cellular processes depend on the functionality of proteins. Although the functionality of a given protein is the direct consequence of its unique ...

A Study of the Complexation of Mercury(II) with Dicysteinyl Tetrapeptides by Electrospray Ionization Mass Spectrometry

A Study of the Complexation of MercuryII with Dicysteinyl Tetrapeptides by Electrospray Ionization Mass Spectrometry

En Undersøgelse af Kompleksdannelse af kviksølv (II) med Dicysteinyl Tetrapeptider af Elektrospraymassespektrometri ionisationsmassespektrometri

In this study we evaluated a method for the characterization of complexes, formed in different relative ratios of mercury(II) to dicysteinyl tetrapeptide, ...

Rapid High-throughput Species Identification of Botanical Material Using Direct Analysis in Real Time High Resolution Mass Spectrometry

Hurtig High-throughput Arter Identifikation af Botanisk Materiale Brug Direct Analyse i Real Time High Resolution massespektrometri

We demonstrate that direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry can be used to produce mass spectral profiles of botanical material, ...

Synthesis of Cyclic Polymers and Characterization of Their Diffusive Motion in the Melt State at the Single Molecule Level

Syntese af cycliske polymere og karakterisering af deres diffusive Motion i Melt stat på det indre Molecule Level

We demonstrate a method for the synthesis of cyclic polymers and a protocol for characterizing their diffusive motion in a melt state at the single ...

An HS-MRM Assay for the Quantification of Host-cell Proteins in Protein Biopharmaceuticals by Liquid Chromatography Ion Mobility QTOF Mass Spectrometry

En HS-MRM analyse til kvantificering af værts-celle proteiner i Protein Biopharmaceuticals af væskekromatografi Ion mobilitet QTOF massespektrometri

The analysis of low-level (1-100 ppm) protein impurities (e.g., host-cell proteins (HCPs)) in protein biotherapeutics is a challenging assay requiring ...

Real-time Breath Analysis by Using Secondary Nanoelectrospray Ionization Coupled to High Resolution Mass Spectrometry

Real-time ånde analyse ved hjælp af sekundære Nanoelectrospray ionisering koblet til høj opløsning massespektrometri

Exhaled volatile organic compounds (VOCs) have aroused considerable interest, since they can serve as biomarkers for disease diagnosis and environmental ...

Analyzing Protein Architectures and Protein-Ligand Complexes by Integrative Structural Mass Spectrometry

Analysere Protein arkitekturer og Protein-Ligand komplekser af Integrativ strukturelle massespektrometri

Proteins are an important class of biological macromolecules that play many key roles in cellular functions including gene expression, catalyzing ...

Imaging Corrosion at the Metal-Paint Interface Using Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry

Imaging korrosion på metal-Paint interface brug Time-of-Flight sekundær ion massespektrometri

Corrosion developed at the paint and aluminum (Al) metal-paint interface of an aluminum alloy is analyzed using time-of-flight secondary ion mass ...

Ion Mobility-Mass Spectrometry Techniques for Determining the Structure and Mechanisms of Metal Ion Recognition and Redox Activity of Metal Binding Oligopeptides

Ion Mobility-massespektrometri teknikker til bestemmelse af strukturen og mekanismerne for metal Iongenkendelse og Redoxaktivitet af metal bindende oligopeptider

Electrospray ionization (ESI) can transfer an aqueous-phase peptide or peptide complex to the gas-phase while conserving its mass, overall charge, ...

Self-Assembly of Hybrid Lipid Membranes Doped with Hydrophobic Organic Molecules at the Water/Air Interface

Selvsamling af hybridlipidmembraner dopede med hydrofobe organiske molekyler på Vand / Air Interface

Because of their unique properties, including an ultrathin thickness (3-4 nm), ultrahigh resistivity, fluidity and self-assembly ability, lipid bilayers ...