汽油辛烷值的快速质谱分析方法研究

Nowadays the most-widely used method based on octane number testing machine for determining octane number in gasoline has the disadvantages of complex operation and high-cost. So it is significant to develop some simple, high-efficient and low-cost techniques for determination of octane number in gasoline. This project will coat different electrically conducting materials at the surface of paper substrate via filtration coating method. An optimum paper substrate capable to ionize organic compounds with different polarities will be screened out using different physicochemical techniques and paper spray mass spectrometry. Then a fast approach based on the developed paper substrate and mass spectrometry will be developed for organic compounds and used for analysis of different gasoline samples. Subsequently, a correlation between the components and patterns of organic compounds in gasolines and their octane numbers will be developed using a series of gasoline samples with known octane numbers. This study will offer a fast methodology for determining octane number in gasoline, and provide an important experimental basis for resolving the issues in energy chemistry using mass spectrometry.

当前用于汽油辛烷值检测的辛烷值机法由于操作繁琐、成本高昂，不利于辛烷值的快速检测，为此建立操作简单、分析效率高、价格低廉的分析方法对于汽油辛烷值的检测具有重要意义。本课题拟通过抽滤涂覆的方法将不同导电材料有效涂覆在纸基质表面，借助多种物理化学手段和纸喷雾电离源-质谱分析方法对涂覆纸基质的表征，筛选出一种可用于电离汽油样品中不同极性有机化合物的纸基质；进而以该纸基质为基础，建立相应的快速质谱分析方法并用于汽油样品的测定；通过对已知辛烷值汽油中有机化学物组成和分布模式与其辛烷值的相互关联，建立一种可快速分析汽油辛烷值的新方法。本课题的开展将为汽油辛烷值的快速检测奠定方法学基础，同时也为采用质谱技术解决能源化学方面的问题提供实验依据。

当前用于汽油辛烷值检测的辛烷值机法由于操作繁琐、成本高昂，不利于辛烷值的快速检测，《汽油辛烷值的快速质谱分析方法研究》项目经过2018-2020三年的科技攻关，按研究计划进度完成了具体的实施报告。通过考察各种实验参数对汽油电离性能的影响，发展了一种具有操作简单、无需复杂样品预处理的纸喷雾电离-质谱分析方法，该方法结合化学计量学可有效区分不同来源的汽油；系统考察了实时直接电离分析过程中的气流、温度等参数，发现采用实时直接分析电离源-质谱分析方法在对汽油样品的分析过程中，样品采集模式对汽油指纹获取产生了重要影响，相比于玻璃棒采样，样品卡采样更容易得到汽油中丰富的指纹信息，为不同汽油的高效辨别提供了方法学基础；开发出一种新型的聚焦等离子体电离源，该电离技术相比于已有的低温等离子体、大气压化学电离源、实时直接分析电离源等，在汽油分析中不仅可阶梯式电离不同极性的化合物，同时更容易电离组分中的弱极性或非极性化合物，可获取丰富的汽油组成信息。本项目的开展不仅为采用质谱技术高效区别不同品牌和来源的汽油奠定了方法学基础，同时也采用分析化学技术解决现实生活中的难题提供了实验基础和理论依据。.《汽油辛烷值的快速质谱分析方法研究》项目研究过程中，共发表SCI收录论文12篇，申请专利4项，其中授权专利1项，协助培养硕士研究生6名。