TG-GC-MS 高解析能力的逸出气体分析TG-GC-MS

气相色谱（GC）是一种具有高解析能力的分析技术，用于分离挥发态与半挥发态的产物。气体混合物基于在静态相（例如毛细管的内部涂层）与流动相（吹扫气，例如 He）中组分分布的差异，得到有效分离。

 由于在色谱柱中的这一气体分离需要一定的时间 -- 该持续时间依赖于样品特性，色谱柱流动速度，色谱柱长度，以及静态与流动相 -- 因此不可能将连续的在线样品气体流直接连接到 GC。而我们的解决方案，则是开发了一种使用加热的自动阀的准连续模式的直接联用，允许软件控制的气态形式进样（流动-通过进样循环），以及短间隔的气体注入。

• *的 TG/STA-GC-MS 联用解决方案，使用事件驱动或温度相关的触发
• 全程加热的气体传输管（300℃），连接TG/STA与GC的六通阀与注射器
• 量程宽广、测量快速的 QMS，用于气相色谱分析
• GC-MS 可独立操作使用，在任意时间下进行液体/气体注射

对于 GC-MS 联用系统，我们的合作伙伴是世界闻名的 Agilent 公司，以及 Joint Analytical Systems （JAS） 公司。这确保了 GC-MS 系统的供应与服务质量。

TG-GC-MS - 技术特性（持续更新中）

质谱（MSD Agilent）

• 质量数范围：1.6 u ... 1050 u（*）
• 质量过滤器：单片双曲四极
• 质量解析度：单一质量（可以微调）
• 离子化：非涂覆的惰性电子冲击源
• 离子化能量：标准为 70 eV（可选范围：5 eV - 241.5 eV）
• 2 个灯丝
• 检测器：三倍轴 SEM，带长寿命 EM
• 扫描速率：12.500 u/s（电子），8.000 u/s写入磁盘速度

（*）: 统一化的原子质量单元

气相色谱（Agilent）

• 阀门盒能够加热到 300℃，进样循环 250 µl
• Unis 500 注射器（split, splitless） zui高 450℃
• 色谱柱：标准 HP-5ms 毛细管（30m，zui高 325℃，根据特定应用有其他色谱柱可选）
• 在无需中断 MS 真空的情况下快速更换毛细管柱（swap'n go, JAS）
• 色谱柱炉温：35 ... 425℃

TG 或 STA 端的气体传输系统

• 加热的炉体适配器，zui高温度 300℃（用于质谱，红外或 GC-MS 联用）
• 加热的传输管线：玻璃内衬钢管，zui高温度 300℃（强制气流，使用泵压通过样品循环）
• 支路系统，用于炉体内的过量气体。

GC-MS 使用灵活的 Agilent Chemstation 软件控制。在联用到 TG/STA 的情况下，Chemstation 的启动使用 Proteus® 软件触发，包含以下两种模式：

• GC-MS 连续运行，周期性注入样品气流（在 TG/STA 温度程序的相关段中，在可选的时间或温度下启动）
• 设定失重速率阈值，使用事件控制的方式运行（当达到阈值时自动启动 Chemstation 软件。可以为不同段设置不同的阈值）。在 GC 检测过程中 TG/STA 端保持恒温状态，随后重新开始加热，直至达到下一阈值。

由此得到的 GC-MS 总离子色谱（TIC）能够导入到 Proteus® 软件中，并与 TG，DTG，DSC 及其他载入的数据一起进行显示、分析与保存。

使用 Agilent 数据分析软件，通过双击显示相关质谱图，能够方便地分析 TIC 谱图中的滞留时间峰，以鉴别气体混合物中的各单独组分。再点一下鼠标，就使用 NIST 08 MS 库（包含约 220,000 EI 质谱图，涉及 190,000 物质）针对测量数据进行搜索，以显示*拟合结果。NIST 08 MS 库与搜索程序均包含在标准软件包中。

如需单独使用 GC-MS，Chemstation 软件亦可独立于 Proteus® 进行操作（既可与 Proteus® 安装在同一台电脑上，也可安装在单独的电脑上）。

未硫化的天然橡胶（NR）的 TG-DTG-TIC 图，3.36 mg，N2
逸出气体以 1min 间隔持续注入 GC 中。

TG-GC-MS 联用的主要目的是检测，分离与分析有机成分。也可以使用联用的 GC-MS 进行详细的气体分析，以对有机物、生物质、可重复使用的固体燃料、碳材料以及聚合物在 TG/STA 中可控温度程序下的热裂解过程作进一步的研究。由此，可以对样品在不同的氧含量下，在燃烧过程中释放的气态产物进行高灵敏度与高解析度的测量。

借助于 GC-MS 的高度灵敏的气体检测与鉴别能力，可以对添加剂、稳定剂、以及食品、药品、化妆品与聚合物中的残余溶剂进行有效的分析。

下图为未硫化的天然橡胶（NR）的 TG-DTG-TIC 图。3.36 mg，N2，以 1min 间隔进行逸出气体的连续注入。在 GC 柱中维持恒定的高温，以允许气体混合物迅速穿过，其主要成分得到有效分离。

在 NR 分解的起始点（32min，346.3℃），主要的挥发产物为 isoprene C5H8（TIC 色谱图的峰1），以及 1-methyl-4-（1-methylethenyl）-cyclohexene C10H16（峰 2）。

在连续的 GC-MS 模式下，显示了气体挥发与温度/时间的关系。可以选择单独的质量数（m/z），对温度进行连续作图（单离子监测，SIM）

NR 分解的第二阶段（起始点 38min，406.2℃）显示了 isoprene 与 substituted cyclohexene 之外的其他产物的释放过程。通过分析得知，这些气体产物包括： 5,5-dimethyl-1,3-cyclopentadiene （C7H10, 94 m/z）, 1-methylene-2-vinylcyclopentane （C8H12, 108 m/z） 以及 beta-humulene （C15H24, 204 m/z）。

下图为橡树木的 TG-DTG-T 图，4.37 mg，N2，GC-MS 在291℃ 与 347℃ 下进行了事件驱动触发（DTG 阈值 8%/min；在 GC-MS 运行过程中停止升温）。通过如下 GC 炉体程序：60℃ 下等温 0.5min，以 25K/min 线性升温至 310℃，对气体产物进行了详细分析。

橡树木热裂解过程*阶段的总离子色谱图,以及相关主峰的谱库搜索结果如下（下表以滞留时间（RT/min）的升序排列）：

橡树木热裂解过程第二阶段的总离子色谱图，以及相关主峰的谱库搜索结果如下（下表以滞留时间（RT/min）的升序排列）：