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 takknemlig for økonomisk støtte fra ERC, under gi nummer 259619 Foto EM og gi nummer 620298 Foto AIR (Proof of Concept).

1. makeup VOC gjennomtrengning rør og bestemmelse av dens spredningen rate
<ol><li>
Sammensetningen av 2-propanol gjennomtrengning rør Merk: For å unngå forurensning, bruk hansker under denne prosessen. Forsiktig: 2-propanol er brannfarlig og irriterende. Utføre denne prosedyren fra noen åpen flamme. Bruk hansker når du håndterer 2-propanol. Se MSDS av 2-propanol for ytterligere informasjon.<ol>
<li>Måle ut og kuttet en 14 cm lengde PTFE rør.</li>
		<li>Seal og crimp ene enden av røret ved å sette inn en 2 cm lengde av PTFE stang i slutten av PTFE slangen, og deretter dekke med en 2 cm metallisk klemme</li>
		<li>Plasser PTFE slangen, stang og klemme inn den krymping verktøyet, og deretter plassere dette i en skruestikke. Slå vice, stramme som mulig å forsegle PTFE tube med klem.</li>
		<li>Pipetter i den åpne slutten av PTFE tube en mengde 2-propanol, slik at PTFE slangen er rundt 1/3 full (ca 3-4 mL).</li>
		<li>Gjenta 1.1.2 - 1.1.3 sel og crimp den åpne enden av gjennomtrengning rør; gjennomtrengning er så fullstendig.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Fastsettelse av spredningen rate av VOC i gjennomtrengning røret
	<ol>
<li>Veie gjennomtrengning røret, bruker en kalibrert balanse, minst 4 desimaler, bemerker både vekt og tid.</li>
		<li>Fra en komprimert luft tilførsel (ideelt medisinsk karakter komprimert luft eller tilsvarende), koble slangen (PTFE rør, diameter 1/8 i, interne diameter 0.063 i) til en i linje trykkregulator. Fra regulatoren, koble til, med samme diameter PTFE slangen, til en av portene på en GL45 4 port-kontakt, skrus en 250 mL GL45 glassflaske. Blokkere to av portene, og koble en lengde på PTFE rør til siste porten og guide dette utsalgsstedet avtrekksvifte.</li>
		<li>Plasser gjennomtrengning røret i GL45 glassflaske, og sikre det er en konstant steam av trykkluft på en strømningshastighet på 2.5 L min-1. Plasser eventuelt røret i fortynning Mysteriekammeret systemet som illustrert i figur 1 og beskrevet i Seksjon 2.1.</li>
		<li>Ved bestemte tidsintervaller (f.eks. daglig) gjenta vekt måling (1.2.1) og sted tilbake i systemet (1.2.2). Hvis nedgangen i vekt er undetectable med balansen, øker tidsintervallet mellom veier gjennomtrengning røret (f.eks. ukentlig, bi-ukentlige). Merk at denne kalibreringsprosessen, avhengig diffusjon, kunne ta en periode på noen måneder.</li>
		<li>Graf diffusjon hastigheten i minutter på x-aksen og masse tapet i nanograms (ng) på y-aksen. Tegne en rett linje mellom punkter; ved hjelp av lineær formelen (y = mx + c), bestemme stigningstallet (m) på linjen. Dette er gjennomtrengning i ng min-1.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. foto-oksidasjon reaksjon
<ol><li>
Oppsett av utstyr for bruk i Tom og foto-oksidasjon reaksjonen (figur 1)
	<ol>
<li>Koble slangen (PTFE rør, diameter 1/8 i, interne diameter 0.063 i) fra en komprimert luft strømforsyningen til en i linje trykkregulator. Fra dette, kan du koble en fuktighet felle, for å sikre lave nivå av fuktighet inn oppsettet. Herfra kan du koble PTFE slangen til en scrubber ytterligere rydde av trykkluft.</li>
		<li>Fra fuktighet felle eller skrubber, koble til, med samme diameter PTFE slangen, til en glassflaske, som vil være fortynning kammeret som skal brukes til å holde gjennomtrengning rør (GL45, 500 mL). For å sikre en gass fast tilkobling, bruke skrukork HPLC, GL45 4 porttilkobling, komplett med silikon tetninger: blokkere to av portene, og koble slangen fra skrubber eller fuktige felle til en av de andre to portene, sikre tilkoblingen er stramt. Skru HPLC GL 45 skrukork på glassflaske 500 mL.</li>
		<li>Koble PTFE rør til den siste porten eller skrukork HPCL GL45, og deretter koble denne til en andre HPLC GL45 4 port-kontakt. Som med 2.1.2, blokkere to av portene. Skruen denne HPLC FG45 skrukork på en glassflaske (GL 45, 250 mL), som brukes som reaksjon kammeret.</li>
		<li>Koble PTFE rør til den siste porten på skrukork HPLC GL45 og fra dette koble slangen til FAIMS gass analyzer, bruker Swagelok 1/8 gass fast inventar. Kontroller den eksterne porten av gass analysator er guidet til avtrekksvifte slik ingen forurensning inn laboratorium arbeidsområdet.</li>
		<li>Plasser reaksjon kammeret slik at midten av kammeret er 15 cm fra en UV-lampe (f.eks. en UV-lampe, bestående av 2 x 8 W tube lamper, med en topp Foton utslipp bølgelengde på 356 nm). Forsiktig: UV-lyset er farlig for øynene; sikre lampe og reaktoren er omgitt av et metall skjold for å unngå eksponering for lys.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Foto-oksidasjon av 2-propanol
	<ol>
<li>Sett to 2-propanol gjennomtrengning rør samlet tidligere (1.1) i fortynning Mysteriekammeret oppsettet beskrevet ovenfor. Plasser katalysator (f.eks., en titandioksid basert følte, dimensjoner 55 mm x 25 mm x 1 mm) i reaksjonen kammer, og sikre katalysator vender UV-lampen. Slå på strømmen av komprimert luft, og justere så flyten er 2.5 L min-1, og trykket er 1 bar.</li>
		<li>Slå på instrumentet FAIMS, og sette opp maskinen slik at den ion strømmen av 2-propanol kan sees. Bruker programvare som er konfigurert for FAIMS enheten, øke RF bølgeform, slik at forskjellige ion topper kan sees på spectrum blir produsert av FAIMS apparatet.</li>
		<li>Bruker programvaren konfigurert for FAIMS enheten, overvåke og registrere ion gjeldende som er kommer fra forskjellige ion topper sett på spectrum produsert av FAIMS for en periode, med katalysator i mørket. Toppene er 2-propanol, og vann. På et angitt tidspunkt (f.eks. etter å ha forlatt over natten), slå på UV-lampen og overvåke FAIMS spekteret for 2-propanol og vann ion strøm, pluss flere signaler fra mellomliggende VOCs som aceton. Bruker systemprogramvare, øker eller reduserer RF bølgeform for å finne nye signaler fra de mellomliggende ionene. Forsiktig: Sikre både UV-lys og reaktoren er dekket med et metall skjold før lampen lyser, og at skjoldet finnes gjennom hele UV lys reaksjonen.</li>
		<li>På et angitt tidspunkt (f.eks. etter 4 timer), slå av UV-lampen, og fortsetter å overvåke FAIMS spekteret for 2-propanol og flere topper.</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 ansatte i Owlstone Nanotechnology, selskapet som produserer FAIMS analyse instrument som brukes i denne artikkelen.

Protokollen beskriver en effektiv måte å bestemme effekten av Titan oksid basert katalysator, ved å bestemme virkemåten i nedverdigende modell VOC, 2-propanol, under UV-lys. Bruker FAIMS, kan mengden av 2-propanol overvåkes kontinuerlig gjennom reaksjonen, i tillegg til andre VOC-produkter som kan produseres i reaksjonen, i konsentrasjoner sammenlignes med inneluft. Denne kontinuerlig Art avviker vesentlig fra gass Ture, tradisjonelt brukes til å overvåke photocatalytic innendørs luftrensing, som bruker en satsvis prosess. Et dyrt, følsom GC/MS system er vanligvis nødvendig for å bestemme konsentrasjonen av VOCs på slike lave konsentrasjoner, og detaljert analyse av foto-oksidasjon produkter krever ytterligere behandling av foto-oksidasjon produkter, som adsorbing produkter på aktivert karbon, og deretter desorbing dem inn i masse spectrometer. Mens massespektrometri er kjøpedyktig merker alle produkter, er en begrensning av FAIMS at bare varer med en høy proton affinitet kan oppdages. FAIMS er utmerket til å bestemme lav konsentrasjon VOCs, men kan bli mettet i høyere konsentrasjoner som begrenser systemet til inneluft nivå konsentrasjon programmer. Fordelene med FAIMS gjør systemet beskrevet her en effektiv, enkelt verktøy som kan gi innsikt i photocatalytic reaksjoner som gass kromatografi er begrenset å oppnå.
Med FAIMS system beskrevet her, brukes medisinsk karakter luft som flyt gassen. Med FAIMS systemet er så følsom, er en høy kvalitet karakter av luft kritisk slik at foto-oksidasjon som skal analyseres. Dette sikrer at alle produkter oppdaget er fra foto-oksidasjon prosessen. På samme måte er det viktig å sikre at det er ingen lekkasje i systemet, som laboratorium luften inneholder vanligvis VOCs i konsentrasjoner av FAIMS er i stand til å oppdage. Rekvisita oppført for oppsettet av systemet gir et pålitelig system, og kontinuerlig overvåking over dager har angitt ingen synlig VOCs når ingen katalysator eller gjennomtrengning tube finnes.
Mens systemet er enkelt, det er også veldig fleksibel - alternativ VOCs kan testes på denne måten, ved å lage en gjennomtrengning kar som inneholder alternative VOC, som etanol, aceton eller toluen og følger protokollen. Photocatalytic reaksjoner er ofte påvirket av fuktighet. Systemet utviklet her opererer under lav fuktighet; men testing kan utføres på høyere humidities kjøpe presenterer en luftfukter i systemet. Avhengig av VOC brukes, kan det føre sensitiviteten av FAIMS blir redusert, men effektiv testing kan utføres. 16
Kontinuerlig natur FAIMS fremhever en fordel over gass Ture, som tradisjonelt brukes til photocatalyst effektiviteten i rense luften. 16 , 17 gass kromatografi bruker en satsvis prosess til å samle inn og analysere Luftprøver; FAIMS, gjør med sin kontinuerlig natur, en nærmere titt på the kinetics av photocatalytic reaksjonen, som kan være utfordrende for å tolke med satsvise gass kromatografi teknikken. Enkelheten i FAIMS er en annen fordel. For å gjennomføre omfattende analyse av flere VOCs FAIMS er i stand til gasskromatograf må være koblet til en masse spectrometer, som kan være dyrt og krever ytterligere behandling. I tillegg for å gjennomføre langsiktige reaksjoner med en gasskromatograf, ville et dyrt automatisert system være nødvendig eller arbeidskraft intensiv prøvetaking; Dette er ikke tilfelle med FAIMS.
Den kontinuerlig FAIMS gir betydelige fordeler fremfor gass kromatografi som kan benyttes for å få større forståelse av photocatalysis i disse ppb konsentrasjoner. Videre er det enkle setup illustrert her fleksibel, slik at alternativ photocatalysts og VOCs skal testes under tilsvarende forhold, ytterligere forbedre forståelsen av photocatalytic prosessen.

Kvaliteten på inneluften har nylig kommet i forkant. Kanskje overraskende, inneholder inneluft et større antall flyktige organiske karbonatomer (VOCs), og høyere konsentrasjoner enn uteluft. 1 med folk tilbringe over 80% av tiden innendørs, på steder som boliger, arbeidsplasser og transport inkludert biler, tog og fly, luftkvalitet kan være et reelt problem. Mange av VOCs vanlig i inneluft er mutagent eller kreftfremkallende,2,3 og så fjerning av dette er en viktig prioritet, særlig ettersom fenomener av "sick building syndrome" kan føre til dårlig helse og tapt produksjon gjennom fri fra jobb . 1 luft rensing enheter kan være en photocatalyst, der en halvleder, alltid titandioksid (TiO2), aktiveres med UV lys, forringer VOC gjennom en foto-oksidasjon. Photocatalysis er en voksende område av forskning, med programmer i vann splitting hydrogen produksjon og forurensende fornedrelse4,5,6,7; luftrensing er en aktiv på grunn av den kommersielle levedyktigheten av denne søknad8. Det er imidlertid utfordrende å oppdage VOCs i konsentrasjoner som finnes i inneluft (vanligvis ppb). Med the kinetics av photocatalytic reaksjonen er følgende Langmuir Hinshelwood kinetics9, effektiviteten av photocatalyst på nedverdigende VOCs på høye konsentrasjoner ikke representant for effektiviteten i lave konsentrasjoner. Her beskriver vi en allsidig og protokollen for å bestemme effekten av photocatalysts på nedverdigende VOCs på slike lave konsentrasjoner bruker feltet asymmetrisk ion mobilitet spektroskopi (FAIMS), illustrerer dette med en TiO2 basert photocatalyst, og modellen VOC 2-propanol.
Ioniserende en gasstrømmen, FAIMS skiller og identifiserer kjemiske ioner basert på mobilitet under et varierende elektrisk felt på lufttrykk10,11,12. Molekyler med en høy proton affinitet, som VOCs er godt egnet til å være atskilt og oppdaget av FAIMS, med deler per milliard (ppb) oppløsning og ppb konsentrasjoner13. Kan kontinuerlig overvåker flere VOCs samtidig, det er en ideell analyse bruke i photocatalytic luftrensing testing, som i tillegg til overvåking VOC som forurensende. FAIMS kan også detektere mellomprodukter eller andre VOC produkter med en høy proton affinitet photocatalytic reaksjonen, viktig i å bevise at photocatalyst er effektiv, som hvis nedbrytning er ufullstendig, kan det hende noen av VOCs produsert som giftig eller mer giftig enn VOC blir dårligere.
FAIMS har nylig blitt brukt for første gang i photocatalytic luft rensing programmer14, og selv om ikke foreslå FAIMS er bedre gass Ture, tydelig tilbyr et allsidig alternativ, som har potensial til å være en potent verktøy i å studere luftrensing. Her viser vi denne teknikken med en protokoll med foto-oksidasjon av 2-propanol med en titandioksid basert photocatalyst. Hvis du vil generere 2-propanol på inneluften er nivå konsentrasjoner gjennomtrengning Rør brukt15. Bestående av en PTFE tube med flytende VOC, som er forseglet og crimped i begge ender, under en konstant flyt, diffunderer VOC i forseglet PTFE gjennomtrengning røret ut med en konstant frekvens, på konsentrasjoner sammenlignes med inneluft. Denne flyten blir deretter sendt til en reaksjon kammer som inneholder felt, og deretter inn FAIMS analysator, der identitet og kvantifisering av VOC kan bestemmes. FAIMS lar konsentrasjonen av 2-propanol skal fastsettes, og via et bibliotek av spektra av vet VOCs, identiteten til ekstra VOCs produsert under foto reaksjonen som aceton, avgjøres gjennom sammenligning av deres spektra med biblioteket. En viktig fordel med denne teknikken er fleksibilitet: ved å endre gjennomtrengning rør eller katalysator, alternative VOCs og katalysatorer kan bli testet.

<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 viser en allsidig protokoll som skal brukes til å fastsette hvor effektive photocatalysts i nedverdigende inneluft konsentrasjon (ppb) flyktige organiske karbonatomer (VOCs), illustrerer dette med titandioksid basert katalysator og VOC 2-propanol. Protokollen utnytter feltet asymmetrisk ion mobilitet spektroskopi (FAIMS), et analyseverktøy som kan kontinuerlig identifisering og overvåking konsentrasjonen av VOCs som 2-propanol og aceton på ppb nivå. Kontinuerlig natur FAIMS tillater detaljert kinetisk analyse og langsiktig reaksjoner, tilbyr en betydelig fordel over gass Ture, en satsvis prosess tradisjonelt brukt i luft rensing karakterisering. Bruk av FAIMS i photocatalytic luftrensing har nylig blitt brukt for første gang, og med protokollen illustrert her, fleksibilitet slik at alternativ VOCs og photocatalysts å bli testet ved hjelp av sammenlignbare protokoller tilbyr en unik system for å belyse photocatalytic luft rensing reaksjoner på lave konsentrasjoner.

FAIMS gass analyserer produserer kontinuerlig spektra av ion gjeldende vs kompensasjon spenning i løpet av foto oksidasjon reaksjonen beskrevet i 2.2, utnytte to 2-propanol gjennomtrengning rør i fortynning kammeret, og en titandioksid basert følte photocatalyst i reaksjon kammeret. Spectra vanligvis produsert av FAIMS analysatoren når filten er i mørket, og når følte lyser er illustrert i figur 2a. For å få til spectra med FAIMS instrument, er RF bølgeform på instrumentet satt til 64% av maksimalt. På dette RF bølgeform verdi, hydronium ioner (vann klynger), aceton monomerer, 2-propanol monomerer som kan dannes fra FAIMS instrument Ioniseringsprosessen nå detektoren i FAIMS på forskjellige kompensasjon spenninger (cv) og så skilles på til spectra. Strømmer personlige gasser utelukkende gjennom FAIMS systemet kan brukes til å bestemme til spectra og kompensasjon verdier for hver gass16. På spectrum er toppen med en kompensasjon spenning på-2.15 V hydronium ion, en vann klynge ion dannet når ionisert fuktighet i luften. Høyden på en cv av-0.14 V er 2-propanol14. Ion gjeldende er direkte proporsjonal med at 2-propanol konsentrasjon, og så bruker diffusjon hastigheten (1.2), konsentrasjonen av 2-propanol inn i FAIMS kan bestemmes. Tilsvarende med aceton målt forekommer på en cv av-1.44 V. figur 2b viser ion gjeldende på de spesifikke toppene identifisert som 2-propanol og aceton i til spectra med RF bølgeform på 64% av maksimalt, som en funksjon av tid hele foto-oksidasjon protokollen beskrevet i avsnittet 2.2. Som subtile endringer i flyt og fuktighet kan ha en effekt av skiftende ion nåværende cv toppverdien positivt eller negativt, brukes peak høyden på CV verdien ± 0,2 V.
Mengden 2-propanol inn FAIMS analysator, med reaksjon kammeret i mørke øker over tid. Som 2-propanol inn adsorbert fortynning kammeret, 2-propanol onto overflaten av katalysator, som står for den første lave mengden 2-propanol inn i FAIMS. Som tid fortsetter en høyere ion gjeldende registreres, som angir at inn et høyere beløp av 2-propanol i FAIMS. Dette tyder på at overflaten av filt er dekket med 2-propanol, derav adsorpsjon på katalysator er avtagende.
Når reaktoren kammeret lyser, er det en umiddelbar økning i 2-propanol inn i FAIMS. Dette innebærer at en mengde 2-propanol desorbs fra overflaten av filt, og går det FAIMS analyserer. Samtidig, er det en økning i ion gjeldende fra høyden på cv-1.44 V, som tidligere har blitt identifisert som aceton, indikerer følte under belysning har Foto-oksidert 2-propanol til aceton. Som tid fortsetter, mengden av 2-propanol synker til et nivå betydelig lavere nivået på utgangspunktet for belysning, og aceton fortsetter å bli oppdaget, med både ion strøm konsekvent over en periode på rundt 3 timer. Dette innebærer at 2-propanol blir konsekvent bilde-oksidert enten aceton eller karbondioksid og vann. 2-propanol adsorbs på overflaten, er Foto-oksidert, og produktene desorb og angi FAIMS, der aceton registreres. Når lyset er slått av, øker 2-propanol ion gjeldende, mens aceton ion gjeldende reduseres noe foto-oksidasjon har opphørt.
Resultatene er representant for konsentrasjonen av 2-propanol og aceton, kontinuerlig overvåket på ppb konsentrasjoner. Ved å sammenligne steady state 2-propanol gjeldende under belysning med det 2-propanol gjeldende inn FAIMS før belysning, effektiviteten av katalysator kan sees med en større nedgang i 2-propanol inn FAIMS indikasjon på en overlegen photocatalyst. Overvåking av ekstra VOCs kan også en bedre vurdering av effektiviteten av photocatalyst. I luft rensing programmer, bør det være dårligere ideelt VOC karbondioksid og vann. Flere forbindelser oppdaget viser en ineffektiv katalysator eller dårlig luft rensing strategi (strømningshastigheter, lysintensitet, luftfuktighet). FAIMS kan overvåke Foto-reaksjonen, og så demonstrere effektiviteten av katalysator og luft rensing oppsett.
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/54209/54209fig1.jpg"> Figur 1. Reaktoren oppsettet. Diagrammet illustrerer photocatalysis oppsettet utviklet for bruk med FAIMS gass analyzer (se 2.1). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54209/54209fig1large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a>
<img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/54209/54209fig2.jpg"> Figur 2. Typiske resultater. a typisk spectra produsert av FAIMS når RF bølgeform 64% av maksimal når reaksjonen som inneholder felt er i mørket (grå linje) og når det er opplyst (grønn linje). (b) grafen viser ion gjeldende på peaks til kompensasjon spenning vs ion gjeldende spectra produsert under 2-propanol foto-oksidasjon reaksjonen når RF bølgeform er 64% av maksimal; 2-propanol (rød linje) og aceton (blå linjen) vises, med opplyste reaksjonen uthevet. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54209/54209fig2large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</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 protokoll for å fastsette hvor effektive photocatalysts i nedverdigende inneluft konsentrasjon (ppb) modell flyktige organiske karbonatomer som 2-propanol er beskrevet.

Analysere foto-oksidasjon av 2-propanol i inneluft nivå konsentrasjoner bruker feltet asymmetrisk 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

Analysere Protein Dynamics Bruke Hydrogen 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 studie av kompleks av Mercury (II) med Dicysteinyl tetrapeptidene av elektrosprayionisering massespektrometri

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

Rapid Høy throughput Arter Identifikasjon av Botanisk Material Bruke direkte 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 av Sykliske Polymers og karakterisering av deres diffusiv Motion i smeltet tilstand ved enkelt molekyl nivå

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

HS-MRM analysen for kvantifisering av verten celle proteiner i Protein Biopharmaceuticals av flytende kromatografi 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

Sanntid pusten analyse ved hjelp av sekundære Nanoelectrospray Ionization koblet til høy oppløsning 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 av integrerende 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 korrosjon på metal-Paint Interface bruke time-of-Flight sekundær ion Mass 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-Mass massespektrometri teknikker for fastsettelse av struktur og mekanismer for metal ion Recognition og Redox aktivitet av metall bindende Oligopeptides

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

Selvmontering av hybrid lipidmembraner dopet med hydrofobe organiske molekyler ved vann-/luftgrensesnittet

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