Temporally resolved thermal desorption of volatile organics from nanoporous silica preconcentrator.
Temporally resolved thermal desorption of volatile organics from nanoporous silica preconcentrator.
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纳米多孔二氧化硅预浓缩器中挥发性有机物的时间分辨热解吸。
DOI：
10.1039/d0an01822h
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Winter W
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Winter W
气相挥发性有机化合物（VOCs）的检测和分离对于包括空气质量监测、有毒气体检测和医疗诊断在内的许多应用都非常重要。缺乏小型和低成本的检测器限制了VOC气体传感器的潜在应用，特别是在消费品和“物联网”领域。大多数市售的低成本技术要么只能测量单一类型的挥发性有机化合物，要么只能提供总的挥发性有机化合物浓度，而不能提供关于挥发性有机化合物的性质或类型的信息。我们提出了一种新的方法，用于提高VOC检测的选择性，基于时间分辨的热解吸的VOC从纳米多孔材料，它可以与任何现有的VOC检测器相结合。这项工作使用纳米多孔二氧化硅材料，吸附VOC分子，然后热解吸到宽带VOC检测器上。不同的挥发性有机化合物在不同的温度下解吸，这取决于它们的沸点和对多孔表面的亲和力。纳米多孔二氧化硅是惰性的; VOC吸附与环境中VOC的浓度成正比，并且是完全可逆的。使用商业总VOC光电离检测器和纳米多孔二氧化硅预浓缩器的检测系统的一个例子在这里被证明为六种不同的VOC，并显示潜在的VOC之间的歧视。
Detection and separation of gas-phase volatile organic compounds (VOCs) is of great importance for many applications including air quality monitoring, toxic gas detection and medical diagnostics. A lack of small and low-cost detectors limits the potential applications of VOC gas sensors, especially in the areas of consumer products and the ‘Internet of Things’. Most of the commercially available low-cost technologies are either only capable of measuring a single VOC type, or only provide a total VOC concentration, without the ability to provide information on the nature or type of the VOC. We present a new approach for improving the selectivity of VOC detection, based on temporally resolved thermal desorption of VOCs from a nanoporous material, which can be combined with any existing VOC detector. This work uses a nanoporous silica material that adsorbs VOC molecules, which are then thermally desorbed onto a broadband VOC detector. Different VOCs are desorbed at different temperatures depending on their boiling point and affinity to the porous surface. The nanoporous silica is inert; VOC adsorption is proportional to the concentration of VOC in the environment, and is fully reversible. An example of a detection system using a commercial total VOC photoionization detector and a nanoporous silica preconcentrator is demonstrated here for six different VOCs, and shows potential for discrimination between the VOCs.
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