什么是化学发光气体分析?

概述

化学发光是由于化学反应而产生的发光。这种强大的分析技术可用于化学分析，尤其是痕量气体的定性和定量分析。本文概述了化学发光气体分析及其应用。

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气体分析及其意义

气体分析是一种重要的分离方法，广泛应用于科研、开发和工业领域。这种技术通常用于确定大气或由气体混合物组成的环境中的气体浓度。

1. 在制药行业，气体分析用于检测和量化药物产品中的杂质、降解产物或残留溶剂，因为它们的存在可能会影响药物的安全性、有效性和稳定性，并导致对患者产生不良影响。

2. 在制造工厂中，烟气分析用于工业效率和排放控制。这种气体分析是一种简便、经济的方法，可用于检测从烟道中喷出的气体浓度，并调节锅炉的燃烧器，使其达到最佳性能。

3. 气体分析对采矿作业具有重大意义。这种分析技术用于监测和分析矿井大气中的气体浓度，对确保矿工的安全至关重要。

什么是化学发光气体分析？

化学发光是一种由于化学反应而产生紫外光、可见光或红外光的发光现象。它是一种高灵敏度、简便快速的方法，并能产生无背景发光的输出结果。

气相化学发光在检测和量化环境中的挥发性成分和气体成分方面发挥着至关重要的作用。各种工业流程和产品中的有害污染物，如炼油厂气流以及某些香料、饮料和调味品中的重要成分，都可能含有微量的含氮和含硫化合物。化学发光气体分析的灵敏度高，可以方便地检测这些物质。

臭氧诱导化学发光
在气相臭氧诱导化学发光中，光电倍增管被置于气体分析仪的反应池前，在反应池中引入来自空气或氧气的臭氧，并在气相中进行基于氮/硫化学发光的简便检测和分离过程。

由于氮或硫分析物在室温下不会与臭氧发生反应，因此需要一个初始热解转换步骤，将这些未发生反应的化合物转化为可检测到的化学发光形式，即它们的激发形式（NO2*）。在这里，激发形式的去激发涉及到在 1200 nm波长处产生一种独特的宽带近红外化学发光，这种化学发光在光谱中以干涉的形式被观察到。

同样，含硫化合物与臭氧反应产生激发态物种（如 SO2*），它们的去激发导致产生 280-460 nm范围内的发射光谱。因此，臭氧诱导的化学发光有助于选择性地检测分析物中的氮和硫。

基于催化发光的传感器和阵列
气体传感器被广泛用作环境保护、公共安全和排放控制的分析仪器。这些传感器利用从气体中获得的信号或传感器材料与气体相互作用产生的变化来检测气体。

基于催化发光的检测采用的是后一种检测方法，即传感器材料与气体相互作用产生化学发光。由于气体与传感器材料的催化反应是在不改变固体催化剂的情况下进行的，因此被认为是制造气体传感器的一种传导原理，备受学术界和工业界研究人员的关注。
 

传感器阵列由一系列传感器组成，这些传感器会产生不同的反应模式，为识别和分类分析物提供指纹图谱。传统的化学传感器有助于检测特定的分析物，而交叉反应传感器阵列则能分析和分类复杂混合物的成分，包括香水、香精和饮料。交叉反应传感器阵列是由纳米材料制成的，因为它们可以对一类挥发性化合物做出反应，但不同纳米材料上特定分析物的化学发光强度各不相同。基于催化发光的传感器阵列以其稳健性、长寿命和快速响应而著称。

最新研究
发表在《 Marine Pollution Bulletin》上的一篇文章报道了将气相色谱法与硫化学发光检测相结合作为油类指纹识别手段的使用情况。在这项研究中，硫化合物分布在五种不同的新鲜和风化原油样本中，随后对其进行了化学计量分析。研究结果表明，每个原油样本中的硫化合物分布独特，其中重硫化合物在风化后保持不变。因此，气相色谱-硫化学发光检测为溢油鉴定提供了支持。

另一篇发表在《Plasma Chem Plasma Process》上的文章报告了等离子体产生的臭氧对沼气化学发光和污染物排放的影响。这项研究使用火焰发射光谱进行火焰化学发光，在平焰燃烧器中进行，使用不同成分的生物气体，燃料-空气当量比范围很广。研究结果表明，在替代燃料的火焰中加入臭氧可实现更清洁、更高效的燃烧。

水蒸气阻隔性能对于有机发光二极管（OLED）、液晶显示器（LCD）、薄膜晶体管（TFT）和其他设备的应用至关重要。在这方面，水分子在这些设备上的吸附是通过水蒸气透过率（WVTR）来检测的。

发表在《Chemosensors 》上的一篇文章报道了利用双（2,4,5-三氯苯基-6-碳戊氧苯基）草酸盐和过氧化氢之间的反应，通过化学发光检测水蒸气的方法。质谱法证实，过氧化氢是过碳酸钠与水分子反应的副产品。这种方法是一种很有前景的技术，可用于在生产阶段的柔韧性测试中进行实时故障分析，以检测阻水膜的故障点。

结论

总之，化学发光气体分析是现代科学探索和工业应用中的一种强大的分析技术。它能以高特异性、高灵敏度检测和量化被分析物中的痕量气体，为环境监测、工业过程控制和医疗诊断带来了重大突破。这种非侵入式的快速化学发光气体分析利用化学反应过程中发出的光来准确检测气体，使学术和工业研究人员能够在不同环境中揭示气体样本的化学成分。

技术的进一步发展以及将更新的纳米材料集成到仪器中，可以推动化学发光气体分析的应用，尤其是在环境监测方面。