隨著當今科技的發(fā)展和進步，儀器聯(lián)用技術越來越普遍,，并且容易獲得,。聯(lián)用技術能夠解決當前單一的儀器所不能解決的復雜問題，其中用的多的就是熱分析。通過把PE熱重與質(zhì)譜聯(lián)用（TG-MS）,，科研人員可以表征原材料在測試過程中分解產(chǎn)生的揮發(fā)性成分,。本文中，為了同步獲得LLODIO和NIC這兩種染料的熱重和質(zhì)譜數(shù)據(jù),，我們采用TG-MS對染料進行了測試和分析,。TIBCO Spotfire®軟件用來導入熱重和質(zhì)譜的數(shù)據(jù)，并將其同時顯示于一個張圖中,。

實驗部分：

實驗采用PerkinElmer的Pyris TM TGA與Clarus® 600 GC-MS聯(lián)用,。兩種染料分別是LLODIO和NIC，通常用于制作花磚,，例如葡萄牙瓷磚就因其青色調(diào)而著稱,。GC-MS運行時不用柱子，直接繞過GC,，以使從TGA逸出的氣體直接進入MS。儀器設置一升溫程序,，以20o C/min從室溫升到900o C,。測試時，首先用三個數(shù)據(jù)框來查看TGA和MS總強度,。TGA數(shù)據(jù)框顯示了運行時間,、未減基線重量、基線重量,、程序溫度,、樣品溫度和氣體流速。TurboMass給出了樣品總質(zhì)譜和CO2 的質(zhì)譜數(shù)據(jù)框,，顯示了運行時間和強度,。以上的三個數(shù)據(jù)框中的數(shù)據(jù)會上傳到TIBCO Spotfire®軟件。為了在一張圖中同時顯示TG-MS的數(shù)據(jù),，必須做運行時間的匹配以在把兩種數(shù)據(jù)對應起來,。以此實驗為例，把MS的總強度和MS CO2 強度添加到主TGA數(shù)據(jù)框,，產(chǎn)生了兩個初始的組合圖：圖1顯示了隨著樣品溫度,，樣品質(zhì)量損失和MS總強度的變化；圖2顯示隨著樣品溫度,，樣品質(zhì)量損失和CO2 MS強度的變化,。經(jīng)進一步分析TurboMass中的曲線，鑒定出有硫化氫和二氧化硫

實驗結(jié)果已知LLODIO和NIC染料在780oC左右有一放熱峰,，對應釋放出硫化氫,。此峰的存在表明染料的質(zhì)量過關，能制作出高質(zhì)量的瓷磚。拿這兩種染料來做TG-MS分析,，預期在數(shù)據(jù)x軸780o C左右會有強的向下的失重信號,，對應的MS總強度曲線上會有峰出現(xiàn)，那么未扣減基線重量的損失會顯示有一個揮發(fā)性組分逸出,，與MS上快速增強的峰匹配,。然而相反，圖1顯示在633-890o CMS總強度是連續(xù)增加的,。

從Clarus® 6000 GC-MS結(jié)果可以推測出染料中確實存在 H2S,。圖3中的質(zhì)譜峰對應質(zhì)荷比分別為34、44和64,，對應的組份分別是硫化氫,、二氧化碳和二氧化硫。因為在分析過程中,，揮發(fā)性的有機組分有逸出,，推測逸出的一些氣體與空氣中的氧氣發(fā)生反應，從而生成CO2 ,。從圖4中可以看到,，CO2 在整個實驗運行過程中都存在，并且它的峰值分別出現(xiàn)在14.03min和28.17min,?；氐綀D2，這兩個峰正是在開始溢出新組份后出現(xiàn),，大約在319o C和595o C,，這也證實了我們的推測。

硫化氫是LLODIO和NIC染料中已知的組份,，預期會分析出這個組份,。確認染料中含有硫化氫就能夠說明染料的質(zhì)量達標。因為事實上我們并沒有從圖1中看到780o C有獨立的峰存在,，那么硫化氫的存在只能以另一種方法確認,。前文也提到了，圖3中質(zhì)荷比在34的峰確認是H2S,。一旦有硫,，那么可以確定二氧化硫是因為硫化氫和氧氣的反應生成的，化學反應方程式如下所示： 2 H2S(g) + 3 O2(g) → 2 SO2(g) + 2 H2O(g)

圖5和圖6分別給出了在整個測試過程中MS中H2S和SO2 譜峰的強度,。這兩種組份在整個測試過程中始終存在,，只是 SO2 在測試開始后大約9min才開始出現(xiàn)。

質(zhì)譜的質(zhì)荷比軸出現(xiàn)了多重峰,。經(jīng)確認,，多重峰的出現(xiàn)源于存在硫的同位素,。常見的硫是32S，此外還有 33S和34S,，這些S的同位素在自然界中的豐度分別是約 95%,，0.75%和4.20%。除此之外,，S還有其他同位素,，不過在本文中這并不重要。沿x軸,，同位素的質(zhì)荷比分別是 62-66 m/z,、96-98 m/z、128-130 m/z,、160-162 m/z,、192- 194 m/z，這說明實驗過程中可能生成了S2O4, S4, S5 和 S3O6 2 -,?？傊还苓@些組份具體是什么,，實驗證實了在初的染料中實際上是含硫的,。

實驗結(jié)論因為時間是這些數(shù)據(jù)中公用的數(shù)據(jù)，因此時間可以作為橫軸的變量,，將TGA和MS數(shù)據(jù)組合呈現(xiàn),。如果鏈接數(shù)據(jù)表,，就可以用溫度作x軸來做TG和MS的組合數(shù)據(jù)圖,。將樣品TG和MS的數(shù)據(jù)放置到一張圖中，就能通過樣品失重的定量數(shù)據(jù)來分析揮發(fā)性組份,，也能在揮發(fā)性組份逸出的溫度同時觀察質(zhì)譜強度,。把數(shù)據(jù)重疊起來，還能選擇感興趣的區(qū)域,，對比多條曲線的數(shù)據(jù),。如果需要把圖分成單獨組份的圖，標記將轉(zhuǎn)移到附加的圖譜,，如圖7A和圖7B所示,。

因為揮發(fā)性組份從TGA儀器中逸出，再通過管路傳輸?shù)?MS需要時間,，TGA和MS開始采集的時間差了約3min,，因此必須把圖中MS強度數(shù)據(jù)往后移才能使TGA和MS開始采集的時間匹配上。做了時間匹配后,，H2S的峰差不多就移到了780o C左右,，可視化結(jié)果會更準確,。

更多產(chǎn)品信息請點擊：PE熱重與質(zhì)譜聯(lián)用（TG-MS）