原位微分質(zhì)譜

質(zhì)譜法（Mass Spectrometry, MS） 是一種基于離子質(zhì)荷比（m/z）分離與檢測的分析技術(shù)，通過將樣品分子轉(zhuǎn)化為帶電離子，利用電場或磁場對離子運(yùn)動軌跡的調(diào)控作用，實(shí)現(xiàn)不同質(zhì)荷比離子的空間或時間分辨，并結(jié)合離子強(qiáng)度測定技術(shù)，獲取樣品中化合物的質(zhì)量信息、結(jié)構(gòu)特征及其相對含量，從而達(dá)成對復(fù)雜混合物的定性識別與定量分析。

原位微分質(zhì)譜技術(shù)通過電化學(xué)池與質(zhì)譜系統(tǒng)的在線聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)了電化學(xué)反應(yīng)的動態(tài)監(jiān)測與實(shí)時追蹤，可對反應(yīng)產(chǎn)物及中間體進(jìn)行實(shí)時捕獲、鑒定與動態(tài)追蹤。

一、質(zhì)譜系統(tǒng)：

核心分析模塊，負(fù)責(zé)離子分離與檢測；

二、工作站：

數(shù)據(jù)采集與處理中心，支持實(shí)驗(yàn)控制與結(jié)果分析；

三、聯(lián)用擴(kuò)展：

可與熱重分析儀、拉曼光譜儀、紅外光譜儀、紫外光譜儀、XPS等儀器聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)多維度分析；

四、定制化功能：

支持多路進(jìn)樣、高壓、高溫、半自動或全自動過程分析，滿足不同實(shí)驗(yàn)需求。

保護(hù)內(nèi)部元件免受污染，確保測量環(huán)境潔凈，避免外界干擾，提升設(shè)備靈敏度與穩(wěn)定性。

可與吸附儀、熱天平、反應(yīng)器等設(shè)備在線聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)實(shí)時、動態(tài)的化學(xué)反應(yīng)監(jiān)測與分析。

采用德國普發(fā)（Pfeiffer）純無油干式分子泵組（分流分子泵+膜片泵），確保真空環(huán)境穩(wěn)定，延長設(shè)備壽命。

掃描速度達(dá) 1ms/amu，處于行業(yè)領(lǐng)先水平，可捕捉快速反應(yīng)過程中的瞬態(tài)中間體。

支持通過IP地址設(shè)置與網(wǎng)線控制，通訊速度高達(dá) 100Mbit/s，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作與數(shù)據(jù)傳輸。

同步控制設(shè)計(jì)，確保質(zhì)譜檢測與工作站操作無縫銜接，提升實(shí)驗(yàn)效率與數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

Z.J. Zhang, X. Xiao, X.B. Zhu*, P. Tan*, Electrochem. Energy Rev. 2023, 6, 18 

（1）鋰離子電池研究

可實(shí)時監(jiān)測電池充放電過程中電解液分解產(chǎn)生的氣體（如CO?、CO、H?等），分析電極材料表面副反應(yīng)機(jī)制（如SEI膜形成、電解液氧化分解）。

（2）金屬空氣電池開發(fā)

在鋰氧氣電池、鋅空氣電池等體系中，能夠定量分析放電/充電過程中氧氣的消耗與生成，揭示氧還原反應(yīng)（ORR）和氧析出反應(yīng)（OER）的機(jī)理，為高效催化劑設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

L. Ji, H.Y. Cao, W.S. Xing. et al., J. Mater. Chem. A. 2021, 9, 9272-9280

（1）反應(yīng)機(jī)理研究

通過原位檢測電催化反應(yīng)中的揮發(fā)性產(chǎn)物（如H?、O?、CO、CH?等），結(jié)合質(zhì)譜信號的質(zhì)荷比（m/z）分析，可確定產(chǎn)物的生成路徑和選擇性（如CO2還原中的C1/C2產(chǎn)物的選擇性）。

（2）催化劑性能評價

通過對比不同催化劑在相同電位下的產(chǎn)物分布和法拉第效率，可快速篩選高活性、高選擇性的催化劑材料（如析氫反應(yīng)中Pt基合金催化劑）。

B.J. Cheng, Y.Y. Huang, L.H. Li. et al., Nat Commun. 2023, 14, 8269

（1）金屬腐蝕機(jī)理研究

可檢測金屬在腐蝕介質(zhì)中釋放的氣體產(chǎn)物（如H?、O?），結(jié)合電化學(xué)阻抗譜（EIS）等技術(shù)，分析腐蝕過程的陰極/陽極反應(yīng)機(jī)制。

（2）緩蝕劑開發(fā)

通過對比添加緩蝕劑前后腐蝕產(chǎn)物的變化，可定量評估緩蝕劑的抑制效率（如咪唑啉類緩蝕劑對碳鋼的抑制效果）。

J. Zhao, S.N. Tian, Q.L. Huang. et al., Chem. Eng. J. 2022, 432, 124300

（1）污染物降解機(jī)理研究

可原位監(jiān)測電化學(xué)降解有機(jī)污染物（如酚類、染料、抗生素等）過程中的中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物，揭示降解路徑和反應(yīng)動力學(xué)。

（2）溫室氣體轉(zhuǎn)化研究

在CO?電催化還原或N?電化學(xué)固定反應(yīng)中，實(shí)時監(jiān)測目標(biāo)產(chǎn)物（如CO、CH?、NH?）的生成效率，為溫室氣體資源化利用提供技術(shù)支持。

H.F. Lv, X. Dong, R.T. Li. et al., Nat. Chem. 2025, 17, 695-702

（1）原位監(jiān)測合成過程

可用于監(jiān)測高溫合成、電化學(xué)沉積等過程中氣體的釋放，分析反應(yīng)機(jī)理和產(chǎn)物純度。

（2）界面反應(yīng)研究

通過檢測電極/電解質(zhì)界面處的氣體產(chǎn)物（如OER中的O2），可揭示界面反應(yīng)的動力學(xué)和熱力學(xué)特性。

L.Y. Zhang, Y.C. Zhang, Y. Liu. et al., Nat Commun.2024, 15, 8302

（1）生物電化學(xué)系統(tǒng)

研究微生物燃料電池（MFC）中電子傳遞鏈與產(chǎn)物（如H?、CH?）的關(guān)聯(lián)。解析酶催化反應(yīng)（如葡萄糖氧化酶）的動力學(xué)參數(shù)。

（2）氣體傳感器開發(fā)

基于特定氣體產(chǎn)物（如NO?、H?S）的質(zhì)譜信號變化，可輔助開發(fā)高靈敏度的電化學(xué)氣體傳感器。