中国原创：“碳纤维质谱离子源”新技术详解

　　碳纤维(Carbon fiber)是有机纤维材料经碳化、活化制成的一种新型材料，具有独特的物理、化学结构和吸附速率快、容量大、含碳量高、再生容易的特点，是受人瞩目的新型材料。作为最具发展前景的分析技术之一，质谱技术的研究一直在食品、环境、人类健康、药物、国家安全、和其他与分析测试相关的领域有着广泛的应用前景。那么，有无可能将碳纤维这种被认为是新世纪最有发展前景的功能材料用于质谱分析，开创出新型的质谱分析装置和方法呢?近日，中国科学院上海有机化学研究所的郭寅龙课题组依据碳纤维优异的样品兼容性、承载和分散能力和介于金属与非金属之间的导电性，制备了一种高性能、多功能的碳纤维离子化(Carbon fiber ionization, CFI)装置。

新型碳纤维离子源的照片和一些典型碳纤维离子化-质谱分析案例

　　目前常用的离子化方法如电喷雾离子化(ESI)、基质辅助激光解吸(MALDI)、大气压化学电离(APCI)等离子化方法仍然存在一些限制，包括待测化合物种类和溶剂的限制，缺少与质谱相连的直接进样接口，以及难以直接分析较大的表面和低极性或非极性溶剂中的化合物。碳纤维离子化可以弥补这些不足：首先，高电压条件下碳纤维有出色的离子传递效率，提高了样品的离子化效率;另外，碳纤维离子化具有良好普适性，尤其适合分析低极性和非极性的热不稳定有机化合物，可以弥补现有离子化技术的局限。同时，该技术在非极性有机相溶液分析上也有出色效能，有潜力实现与正向液相色谱的联用或用于非极性溶剂系统的有机反应研究。

碳纤维离子化装置的三种工作模式

　　碳纤维离子化装置集三种工作模式于一体：(a) 离子化探头模式，将样品点样在碳纤维探头，碳纤维探头端加上高压，温和的高效的离子化条件;(b) 连续流动接口模式，可实现在线研究并具备可联用性;(c) 可拆卸采集/分析模式，可拆卸采集待测样品并立刻装回系统后分析。

碳纤维离子化装置与超临界流体色谱法联用检测低极性化合物

固态物体表面哌替啶、氯胺酮和人体尿液中微量甲基苯丙胺的检测

碳纤维离子化技术进行吸烟者呼出气检测

　　碳纤维离子化是一种多功能且普适性强的离子化技术，不仅可以用于微量化合物溶液的快速分析，还可以与色谱联用，以及直接进行固体表面和溶液中化合物的收集和检测。经过科研攻关实现了与超临界流体色谱技术的联用，在呼出气体检测和法医毒物鉴定方面也展现出良好的应用前景。研发碳纤维离子化技术提升了质谱学对解决上述难题的研究能力与水平，并对相关的分析化学、法庭科学和药物检测起到积极的推动作用。

　　碳纤维离子化在质谱分析如脱氢表雄甾酮类的热不稳定分子时，相比于商品化的大气压化学电离源(APCI)和直接分析实时电离源(DART)，碳纤维离子源(CFI)温和的操作条件往往使其具有更软的电离效能。

　　这一成果近期发表在《Analytical Chemistry》上，文章的第一作者是中国科学院上海有机化学研究所博士研究生吴梦茜，通讯作者是王昊阳副研究员和郭寅龙研究员。

　　该论文作者为：Meng-Xi Wu, Hao-Yang Wang*, Jun-Ting Zhang, and Yin-Long Guo*