安益谱小分子质谱与热重分析仪（TGA）的联用技术（TGA-MS）是一种将热分析技术与质谱检测技术深度融合的创新方案，能够同步获取样品在受热过程中的质量变化（TGA）与逸出气体成分（MS）的实时数据，为材料热解机理、反应动力学及产物鉴定提供多维度的分析支持。以下从技术原理、核心优势、应用场景及操作要点四个方面展开介绍：

安益谱原位/在线小分子质谱仪 RGA 6500

一、技术原理：双模态数据同步采集

1. 热重分析（TGA）模块
• 通过高精度天平实时监测样品质量随温度（或时间）的变化，生成热重曲线（TG曲线），反映样品分解、氧化、挥发等过程的失重特征。
• 温度控制范围通常为室温至1000℃以上，升温速率可调（0.1-100℃/min），适配不同材料的热分析需求。
2. 小分子质谱（MS）模块
• 采用安益谱高灵敏度质谱仪（如单四极杆或三重四极杆），对TGA逸出的气体进行实时在线检测。
• 通过电子轰击离子源（EI）或化学电离源（CI）将气体分子离子化，结合全扫描（Scan）或多反应监测（MRM）模式，精准鉴定气体成分及相对含量。
3. 数据同步与关联分析
• TGA与MS通过专用接口实现时间轴同步，将质量变化事件（如失重台阶）与对应温度下的气体释放峰关联，构建“质量-温度-气体”三维分析模型。
• 例如：在聚合物热解中，TG曲线显示250℃出现失重台阶，MS同步检测到CO₂、H₂O等气体释放，可推断该阶段为聚合物主链断裂产生的小分子挥发物。

二、核心优势：多维数据解锁复杂热过程

1. 高灵敏度检测
• 质谱仪对逸出气体的检测限可达ppb级，即使微量分解产物（如痕量有机挥发物）也能被精准捕获，避免传统TGA-FTIR联用技术中气体吸收峰重叠的干扰。
2. 宽质量范围覆盖
• 安益谱小分子质谱可检测质量范围通常为m/z 1-1000，覆盖无机气体（如CO₂、NH₃）、有机小分子（如甲醛、苯酚）及自由基碎片，满足多样化分析需求。
3. 实时动态监测
• 无需中断加热过程即可连续采集数据，完整记录热解反应的动态演变，尤其适用于快速热裂解（如秒级升温速率）或阶段性分解反应的研究。
4. 结构鉴定能力
• 通过质谱碎片离子分析，可推断气体产物的分子结构。例如：检测到m/z 92的碎片峰，结合裂解规律可推测为甲苯（C₇H₈）的分子离子峰。

三、典型应用场景

1. 高分子材料热解机理研究
• 分析塑料、橡胶、纤维等材料在受热时的分解路径，识别关键中间体及最终产物。例如：研究聚乙烯（PE）热解时，MS检测到乙烯（C₂H₄）、甲烷（CH₄）等气体，揭示其按自由基链式反应分解的机制。
2. 能源材料性能评估
• 评估电池电极材料（如锂离子电池正极材料）、生物质燃料（如秸秆、藻类）的热稳定性和气体释放特性。例如：检测锂钴氧化物（LiCoO₂）在高温下的O₂释放量，评估其热失控风险。
3. 环境污染物分析
• 研究土壤、沉积物中有机污染物（如多环芳烃、农药）的热脱附行为，优化热处理修复工艺。例如：监测含多氯联苯（PCBs）土壤加热时Cl₂的释放峰，控制脱氯反应条件。
4. 药物热稳定性测试
• 分析药物活性成分（API）及辅料在制剂工艺（如干燥、灭菌）中的热分解产物，指导配方优化。例如：检测阿司匹林（乙酰水杨酸）热解时产生的乙酸（CH₃COOH）和水杨酸（C₇H₆O₃）。

返回上一页