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

Författarna är tacksam för det ekonomiska stödet från ERC, under grant nummer 259619 foto EM och grant nummer 620298 foto luft (Proof of Concept).

1. makeup av VOC permeation rör, och bestämning av dess diffusion
<ol><li>
Makeup av 2-propanol permeation rör Obs: För att undvika kontaminering, Använd skyddshandskar under denna process. Försiktighet: 2-propanol är brandfarliga och irriterande. Utföra denna procedur från alla öppna lågor. Använd handskar vid hantering av 2-propanol. Konsultera MSDS av 2-propanol för ytterligare information.<ol>
<li>Mät och kapa en 14 cm längd av PTFE slangar.</li>
		<li>Försegla och crimp ena änden av röret genom att infoga en 2 cm längd av PTFE rod i slutet av PTFE-slangen, och sedan täcka med en 2 cm metallisk crimp</li>
		<li>Placera PTFE-slangen, rod och crimp in den Crimp verktyg, och sedan placera detta i ett skruvstäd. Slå vice, åtdragning så mycket som möjligt till tätning PTFE-röret med crimp.</li>
		<li>Överför med pipett till den fast av PTFE-röret ett belopp av 2-propanol, sådan att PTFE-slangen är cirka 1/3 full (cirka 3-4 mL).</li>
		<li>Upprepa 1.1.2 - 1.1.3 att försegla och crimp den öppna änden av röret permeation; permeation källan är sedan klar.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Bestämning av diffusion VOC i permeation röret
	<ol>
<li>Väga permeation röret, med kalibrerad våg, minst 4 decimaler, konstaterar både vikt och tid.</li>
		<li>Från en komprimerad luft tillförsel (idealiskt medicinskt tryckluft eller motsvarande), ansluta slangar (PTFE slangar, diameter 1/8 i, inre diameter 0,063 in) till en i linje tryckregulator. Från regulatorn, ansluta, med samma diameter PTFE-slangen, till en av portarna på en GL45 4 port-anslutning, skruvas till en 250 mL GL45 glasflaska. Blockera två av hamnarna, och Anslut en längd av PTFE slangar till sista porten och vägleda denna outlet till spiskåpa.</li>
		<li>Placera permeation röret i GL45 glas flaskan och se till att det finns en konstant ånga av tryckluft med en flödeshastighet av 2.5 L min-1. Alternativt placera röret i utspädning kammare systemet som illustreras i figur 1, och beskrivs i avsnitt 2.1.</li>
		<li>Vid specifika tidsintervall (t.ex. dagligen) Upprepa viktmätning (1.2.1) och plats tillbaka in i systemet (1.2.2). Om minskningen i vikt är omätbara med balansen, öka tidsintervallet mellan väger permeation röret (t.ex. varje vecka, varannan vecka). Observera att denna kalibreringsprocessen, beroende på diffusion, kunde ta en tidsperiod på några månader.</li>
		<li>Diagram andelen diffusion med tiden i minuter på x-axeln och massa förlusten i nanogram (ng) på y-axeln. Rita ett rakt streck mellan punkter; med hjälp av linjär ekvation (y = mx + c), bestämma lutningen (m) på raden. Detta är genomträngning i ng min-1.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. foto-oxidationsreaktionen
<ol><li>
Installation av utrustning för användning i blank och photo-oxidation reaktionen (figur 1)
	<ol>
<li>Anslut slangar (PTFE slangar, diameter 1/8 i, inre diameter 0,063 i) från en komprimerad luft förse en i linje tryckregulator. Från detta, Anslut en fukt fälla, för att säkerställa en konsekvent låg nivå av fukt kommer in i setup. Här ansluta PTFE-slangen till en skrubber att ytterligare rengöra den komprimerade luften.</li>
		<li>Från fukt fälla eller skurborste, ansluta, använda samma diameter PTFE-slangen, att en glasflaska, som kommer att vara utspädning kammaren som kommer att användas att hålla permeation rören (GL45, 500 mL). För att säkerställa en gas tät anslutning, Använd ett skruvlock HPLC, GL45 4 port-anslutning, komplett med silikon tätningar: blockera två portar och Anslut slangen från skrubber eller fuktigare fälla till en av de andra två portarna, säkerställa att anslutningen är tät. Skruva HPLC GL 45 skruvlock på 500 mL glasflaska.</li>
		<li>Anslut PTFE slangar till den slutliga porten eller HPCL GL45 skruvkorken och Anslut det sedan till en andra HPLC GL45 4 port-anslutning. Som med 2.1.2, blockera två portar. Skruva fast detta HPLC FG45 skruvlock på en glasflaska (GL 45, 250 mL), som kommer att användas som reaktionskammaren.</li>
		<li>Anslut PTFE slangar till sista porten på HPLC GL45 skruv cap, och från detta, Anslut slangen till FAIMS gas analyzer, använder Swagelok 1/8 gas trånga armaturer. Se till den externa porten av gas analyzer styrs till ett dragskåp för ingen förorening träda laboratorium arbetsområdet.</li>
		<li>Placera reaktionskammaren så att mitten av kammaren är 15 cm från en UV-lampa (t.ex. en UV-lampa, bestående av 2 x 8 W lysrör, med en topp photon emission våglängd av 356 nm). Varning: UV-ljus är farligt för ögonen; Se till lampan och reaktorn omges av en metallisk sköld att undvika exponering för ljus.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Photo-oxidation av 2-propanol
	<ol>
<li>Placera två 2-propanol permeation rör monteras tidigare (1,1) i utspädning kammare den inställning som beskrivs ovan. Placera en katalysator (t.ex., en titandioxid baserat filt, mått 55 x 25 x 1 mm) i reaktionen kammare, och se till katalysatorn är vänt UV-lampan. Slå på flödet av tryckluft och justera så att flödet är 2.5 L min-1, och trycket är 1 bar.</li>
		<li>Slå på instrumentet FAIMS, och ställa in instrumentet så att ion strömmen av de 2-propanol kan ses. Använda programvara konfigurerad för FAIMS enheten öka RF vågformen, så att distinkt ion toppar kan ses på spektrumet som produceras av FAIMS instrumentet.</li>
		<li>Med hjälp av programvara som konfigurerats för FAIMS enheten, övervaka och registrera jonen nuvarande som som härrör från de distinkta ion toppar sett på det spektrum som produceras av FAIMS för en tidsperiod, med katalysator i mörkret. Topparna är 2-propanol och vatten. På ett börvärde (t.ex. efter att ha lämnat över natten), slå på UV-lampan och övervaka FAIMS spektrumet för 2-propanol och vatten ion strömmar, plus ytterligare signaler från mellanliggande VOC som aceton. Använder systemets programvara, öka eller minska RF vågformen för att fastställa nya signaler som härrör från de mellanliggande jonerna. Varning: Kontrollera både de UV-ljus och reaktorn är täckta med en metallisk sköld innan lampan lyser och att skölden är närvarande under hela den hela UV ljus reaktionen.</li>
		<li>På ett börvärde (t.ex. efter 4 timmar), Stäng av UV-lampan och fortsätta att övervaka FAIMS spektrumet för 2-propanol och ytterligare toppar.</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>

Författarna Lauren Brown och Russell Paris är anställda av Owlstone Nanotechnology, företaget som tillverkar FAIMS analysinstrument som används i denna artikel.

Protokollet beskrivs ett effektivt sätt för att bestämma effektiviteten av titanium oxid baserat katalysatorn, genom att bestämma dess beteende i förnedrande en modell VOC, 2-propanol, under UV-belysning. Använda FAIMS, kan mängden 2-propanol övervakas kontinuerligt under reaktionen, förutom andra VOC produkter som skulle kunna produceras i reaktionen, vid koncentrationer jämförbara till inomhusluften. Denna kontinuerlig natur skiljer sig väsentligt från gaskromatografi, traditionellt används för att övervaka fotokatalytisk inomhus luftrening, som använder en batchprocess. Ett dyrt, känsliga GC/MS-system krävs generellt att bestämma koncentrationen av flyktiga organiska föreningar vid sådana låga koncentrationer och detaljerad analys av foto-oxidationsprodukter kräver vanligtvis vidare bearbetning av foto-oxidationsprodukter, såsom absorberande produkter på aktivt kol, och sedan desorbing dem till masspektrometer. Masspektrometri är kunna upptäcka alla produkter, är en begränsning av FAIMS att endast produkter med en hög proton affinitet kan upptäckas. FAIMS är utmärkt att bestämma låga koncentrationen VOC, men kan vara mättad vid högre koncentrationer, vilket begränsar systemet till inomhusluften nivå koncentrationen applikationer. Fördelarna med FAIMS gör systemet beskrivs här en effektiv, enkla verktyg som kan ge insikter i fotokatalytisk reaktioner som gas chromatography är begränsad i att uppnå.
Med FAIMS systemet beskrivs här används medicinsk luft som flödet gasen. Med det FAIMS systemet är så känslig, är en hög kvalitetsklass luft kritiska att låta photo-oxidation som skall analyseras. Detta säkerställer att alla produkter som upptäcks från foto-oxidationsprocessen. Likaså är det viktigt att se till att det finns inget läckage in i systemet, som laboratoriet luften generellt innehåller flyktiga organiska föreningar vid koncentrationer FAIMS är kan upptäcka. De förbrukningsvaror som anges för installationen av systemet ge ett tillförlitligt system, och kontinuerlig övervakning under en period av dagar har anges inga detekterbara VOC när ingen katalysator eller genomträngning tube är närvarande.
Medan systemet är enkelt, det är också mycket flexibel - alternativ VOC kan testas på detta sätt, genom att helt enkelt göra en genomträngning tub som innehåller alternativa VOC, såsom etanol, aceton eller toluen, och efter protokollet. Fotokatalytisk reaktioner påverkas ofta av luftfuktighet. Systemet har utvecklats här verkar under låg luftfuktighet; men tester kan utföras vid högre luftfuktighet köpa införa en luftfuktare i systemet. Beroende på VOC används, kan det resultera i känsligheten för det FAIMS reduceras, men effektiv test kan utföras. 16
Kontinuerlig beskaffenhet FAIMS belyser en fördel över gaskromatografi, som traditionellt används för att fastställa fotokatalysatorn effektivitet i rena luft. 16 , 17 gaskromatografi använder en batchprocess för att samla in och analysera luftprover; FAIMS, tillåter med dess fortlöpande natur, en mer detaljerad titt på kinetiken för fotokatalytisk reaktion, som kan vara svårt för att tolka med batch gaskromatografi tekniken. Enkelheten i FAIMS är en annan fördel. För att utföra komplex analys av flera VOC FAIMS klarar av, gaskromatografen behöver kopplas till en masspektrometer, som kan vara dyrt och kräver ytterligare bearbetning. Dessutom för att genomföra långsiktiga reaktioner med en gaskromatograf, skulle ett dyra automatiserat system vara obligatoriska eller labor intensiv provtagning; Detta är inte fallet med FAIMS.
Kontinuerlig beskaffenhet FAIMS erbjuder betydande fördelar jämfört med gaskromatografi som kan utnyttjas för att få en större förståelse av fotokatalys processen vid dessa ppb koncentrationer. Den enkla installationen som illustreras här är dessutom flexibel, så att alternativa photocatalysts och VOC ska testas under jämförbara förhållanden, ytterligare förbättra förståelsen av fotokatalytisk processen.

Kvaliteten på inomhusluften har nyligen kommit i förgrunden. Kanske överraskande, innehåller inomhusluft ett större antal flyktiga organiska kolväten (VOC), och i högre koncentrationer än utomhusluften. 1 med människor spenderar över 80% av sin tid inomhus, i bland annat bostäder, arbetsplatser och transportmedel som bilar, tåg och flygplan, luftkvaliteten kan vara ett verkligt problem. Många av de flyktiga organiska föreningar som är vanliga i inomhusluften är mutagena och cancerframkallande,2,3 och så avlägsnande av dessa är en viktig prioritering, särskilt som fenomenen av 'sjuka hus-syndromet' kan leda till ohälsa och förlorad produktion genom ledighet . 1 luft reningsutrustningen kan inkludera en fotokatalysator, där en halvledare, undantagslöst titandioxid (TiO2), aktiveras med UV-ljus, försämrar VOC genom en photo-oxidation process. Fotokatalys är ett växande område för forskning, med tillämpningar i vatten uppdelning för produktion av vätgas och förorenande nedbrytning4,5,6,7; luftrening är en särskilt aktivt område på grund av den kommersiella livsdugligheten hos detta program8. Dock är upptäcka flyktiga organiska föreningar vid koncentrationer som finns i inomhusluften (vanligtvis ppb) utmanande. Med kinetiken för fotokatalytisk reaktion är följande Langmuir Hinshelwood kinetik9, effektiviteten av fotokatalysatorn på förnedrande flyktiga organiska föreningar vid höga koncentrationer inte representativt av dess effektivitet vid låga koncentrationer. Här beskriver vi ett mångsidigt system och protokoll för att bestämma effektiviteten av photocatalysts på förnedrande flyktiga organiska föreningar vid sådana låga koncentrationer som använder fältet asymmetrisk ion rörlighet spektroskopi (FAIMS), illustrerar detta med en TiO2 baserat fotokatalysatorn och den modell VOC 2-propanol.
Joniserande ett gasflöde, FAIMS separerar och identifierar kemiska joner baserat på deras rörlighet under en varierande elektriska fält vid atmosfäriskt tryck10,11,12. Molekyler med en hög proton affinitet, såsom VOC är väl lämpade att avskiljas och upptäcks av FAIMS, med delar per miljard (ppb) upplösning och ppb koncentrationer13. Kan kontinuerligt övervaka flera VOC samtidigt, det är en perfekt analys att använda i fotokatalytisk luftrening testning, som i tillägg till övervakning VOC används som förorening. FAIMS kan också upptäcka intermediärer eller andra VOC produkter med en hög proton affinitet från fotokatalytisk reaktion, en viktig förutsättning för att bevisa att fotokatalysatorn är effektiv, som om nedbrytning är ofullständig, några av de flyktiga organiska föreningar producerade kan vara giftiga eller mer giftigt än VOC att degraderas.
FAIMS har nyligen använts för första gången i fotokatalytisk luft rening program14, och även om inte tyder på FAIMS är överlägsen gaskromatografi, tydligt erbjuder ett mångsidigt alternativ som har potential att vara en potent verktyg för att studera luftrening. Här illustrera vi denna teknik med ett protokoll som omfattar photo-oxidation av 2-propanol med en titandioxid baserat fotokatalysatorn. För att generera 2-propanol på inomhusluften är nivå koncentrationer permeation rören används15. Bestående av en PTFE-röret som innehåller flytande VOC, som är förseglad och veckad i båda ändar, under ett konstant flöde, diffunderar VOC i förseglade PTFE permeation röret ut med en konstant hastighet, vid koncentrationer jämförbara till inomhusluften. Detta flöde leds sedan till en reaktionskammaren innehållande filten, och sedan i FAIMS analyzer, där identitet och kvantifiering av VOC kan fastställas. FAIMS gör att koncentrationen av 2-propanol skall fastställas, och via ett bibliotek av spektra av vet VOC, identitet ytterligare flyktiga organiska föreningar producerade under foto reaktionen som aceton bestäms genom jämförelse av deras spektra med biblioteket. En viktig fördel med denna teknik är dess flexibilitet: genom att helt enkelt ändra permeation tube eller katalysator, alternativa VOC och katalysatorer kan testas.

<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 visar en mångsidig protokollet som ska användas för att bestämma effektiviteten av photocatalysts i förnedrande inomhusluft koncentration (ppb) flyktiga organiska kolväten (VOC), illustrerar detta med en titandioxid baserat katalysator och den VOC 2-propanol. Protokollet tar fördel av fältet asymmetrisk ion rörlighet spektroskopi (FAIMS), ett analysverktyg som är kapabel att kontinuerligt kartlägga och övervaka koncentrationen av flyktiga organiska föreningar såsom 2-propanol och aceton på ppb-nivå. Kontinuerlig beskaffenhet FAIMS tillåter detaljerad kinetiska analys och långsiktig reaktioner, erbjuder en betydande fördel över gaskromatografi, en batchprocess som traditionellt används i air rening karakterisering. Användning av FAIMS i fotokatalytisk luftrening har nyligen använts för första gången, och med protokollet pådet, flexibiliteten i att låta alternativa VOC och photocatalysts testas med jämförbara protokoll erbjuder en unik system för att belysa fotokatalytisk luft rening reaktioner vid låga koncentrationer.

FAIMS gas analyzer producerar kontinuerligt spektra av ion nuvarande vs. ersättning spänning under foto oxidationsreaktionen beskrivs i 2.2, utnyttja två 2-propanol permeation rör i utspädning kammaren, och en titandioxid baserat filt fotokatalysatorn i reaktionskammaren. Spectra som normalt produceras av FAIMS analysatorn när filten är i mörkret och när filten är upplyst illustreras i figur 2a. För att erhålla spektra med instrumentet FAIMS, är RF vågformen på instrumentet inställd på 64% av maximalt. På detta RF vågform värde, hydronium joner (vatten kluster), aceton monomerer och 2-propanol monomerer som kan bildas från FAIMS instrument jonisering processen nå detektorn i FAIMS på distinkt ersättning spänningar (cv), och så är separerade på spektra. Flödar enskilda gaser uteslutande genom FAIMS systemet kan användas för att bestämma spektra och kompensationsvärden för varje gas16. På skalan är toppen vid en ersättning spänning på-2.15 V hydronium ion, en vatten kluster ion som bildas när fukt i luften joniseras. Toppen vid en cv -0,14 V är 2-propanol14. Den aktuella jonen är direkt proportionell till att koncentrationen av 2-propanol in FAIMS kan bestämmas av 2-propanol koncentrationen, och så använder andelen diffusion (1,2). Likaså med aceton mätt som förekommer på ett cv med-1,44 V. figur 2b visar den aktuella jonen på specifika topparna identifierats som 2-propanol och aceton i spektra med RF vågformen på 64% av Max, som en funktion av tiden i hela protokollet photo-oxidation beskrivs i avsnitt 2.2. Som subtila förändringar i flödet och luftfuktighet kan ha en effekt av skiftande ion nuvarande cv toppvärdet positivt eller negativt, används topphöjden på ett CV värde på ± 0,2 V.
Mängden 2-propanol in FAIMS analysatorn, med reaktionskammaren i mörka ökar över tid. Som 2-propanol träder är utspädning kammaren, 2-propanol adsorberat på ytan av en katalysator, som står för den inledande låg mängden 2-propanol in FAIMS. Eftersom tiden fortsätter en högre ion nuvarande registreras, vilket tyder på att in en högre mängd 2-propanol FAIMS. Detta tyder på att ytan av filt är att vara täckt med 2-propanol, därav adsorption på katalysatorn minskar.
När reaktorn kammaren är upplyst, finns det en omedelbar ökning av 2-propanol in FAIMS. Detta innebär att ett belopp av 2-propanol desorbs från ytan av filt, och anger FAIMS analysatorn. Samtidigt finns det en ökning ion nuvarande från toppen vid cv-1.44 V, som tidigare har identifierats som aceton, som anger känt under belysning har foto-oxideras 2-propanol till aceton. Som tiden fortsätter, beloppet av 2-propanol minskar till en nivå betydligt under nivån vid första av belysning, och aceton fortsätter att upptäckas, med både ion strömmar konsekvent över en period på ca 3 timmar. Detta innebär att 2-propanol är konsekvent att foto-oxiderat antingen aceton eller till koldioxid och vatten. 2-propanol adsorberas på ytan, är foto-oxiderat, och produkterna desorb och ange det FAIMS, där aceton registreras. När ljuset är avstängd, ökar 2-propanol jonen nuvarande, medan den aceton ion nuvarande minskar innebärande photo-oxidation har upphört.
Resultaten är representativa för koncentrationen av 2-propanol och aceton, kontinuerligt övervakas vid ppb koncentrationer. Genom att jämföra den steady-state 2-propanol nuvarande under belysning med 2-propanol ström in FAIMS innan belysning, effektiviteten av katalysatorn kan ses, med en större minskning i 2-propanol in FAIMS tyder på en överlägsen fotokatalysatorn. Övervakning av ytterligare VOC ger också en bättre bedömning av effektiviteten i fotokatalysatorn. I air rening-program, bör idealiskt VOC brytas ned till koldioxid och vatten. Ytterligare föreningar upptäckt visar en ineffektiv katalysator eller dålig luft rening strategi (flöden, ljusintensitet, luftfuktigheten). FAIMS kan övervaka foto-reaktionen, och så demonstrera effektiviteten av katalysator och luft rening setup.
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/54209/54209fig1.jpg"> Figur 1. Inställningen för reaktorn. Diagram som illustrerar fotokatalys setup utvecklats för användning med FAIMS gas analyzer (se 2.1). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54209/54209fig1large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/54209/54209fig2.jpg"> Figur 2. Typiska resultat. (a) typiska spectra produceras av FAIMS när RF vågformen är 64% av maximala när reaktionen som innehåller filten är i mörkret (grå linje) och när det är upplyst (gröna linjen). (b) diagram som visar ion nuvarande på toppar från ersättning spänning vs ion nuvarande spektra produceras under 2-propanol photo-oxidation reaktionen när RF vågformen är på 64% av maximal; 2-propanol (röda linjen) och aceton (blå linje) visas, med belysta reaktionen markeras. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54209/54209fig2large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</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

Ett protokoll för att bestämma effektiviteten av photocatalysts i förnedrande inomhusluft koncentration (ppb) modell flyktiga organiska kolväten såsom 2-propanol beskrivs.

Analysera Photo-oxidation av 2-propanol i inomhusluft nivå koncentrationer använder fältet asymmetrisk Ion rörlighet spektrometri

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

Analysera Protein Dynamics Använda Hydrogen Exchange masspektrometri

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 komplex Merkurius (II) med Dicysteinyl Tetrapeptider från elektrosprayjonisering masspektrometri

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 med hög kapacitet Art Identifiering av Botanical Material med direkt analys i realtid högupplöst masspektrometri

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

Syntes av cykliska polymerer och karakterisering av deras Diffusiv Motion i smält tillstånd vid enda 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

En HS-MRM analysmetod för kvantifiering av värdcellen proteiner i Protein Biopharmaceuticals genom vätskekromatografi Ion rörlighet QTOF masspektrometri

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

Realtid andedräkt analys med hjälp av sekundära Nanoelectrospray jonisering kopplat till hög upplösning masspektrometri

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

Analysera Protein arkitekturer och Protein-Ligand komplex av integrativ strukturella masspektrometri

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 vid metal-Paint Interface använda Time-of-Flight sekundär Jon masspektrometri

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

Jon mobilitet-masspektrometri tekniker för att bestämma strukturen och mekanismerna för metall Jon igenkänning och redox aktivitet av metall bindning 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

Självmontering av Hybrid Lipidmembran dopade med hydrofoba organiska molekyler vid Water/Air Interface

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