大气VOCs激光在线探测研究取得新进展

日前，南京信息工程大学刘玉柱教授领导的激光光谱课题组与暨南大学合作，在大气VOCs在线探测取得新进展，相关研究成果于近期在线发表在工程类知名期刊《Optics and Lasers in Engineering》上(Opt. Laser Eng., 142, 106586, 2021)。

VOCs是主要的大气环境污染物之一，也是大气中卤素自由基的来源，其在线检测是一个有价值和挑战性的研究领域。目前，有关VOCs的检测手段主要是通过在实时环境中进行样本采集后再转入实验室中进行检测，往往缺乏时效性与丰富性。同时，在线检测技术的发展在大气环境治理，生态环境保护中有着重要意义。

针对上述问题，该课题组通过研制高功率激光诱导击穿光谱实验系统，并结合单颗粒气溶胶质谱技术，以卤代烷烃类作为具体分析对象，着重于在线探测F、Cl、Br、I四种卤素及其同位素，在获取到各卤素实时光谱数据的同时，也能获得元素的同位素分布信息，另外，通过自行研制的拉曼光谱实验平台获悉卤代烃分子结构信息。实验测量同时，也结合了高精度量子化学理论计算方法，成功实现探测卤代烷烃类VOCs分子的不同构象。该工作为更精准在线探测大气VOCs提供了重要的实验依据。

该工作第一作者为课题组张程元喆同学，通讯作者为刘玉柱教授。围绕该工作，课题组在前期也开展了一系列研究工作，相关前期工作发表在光学知名期刊《Optics Express》上（Opt. Express, 28, 22844, 2020），其中第一作者为课题组张启航同学。 

图1.VOCs在线检测装置示意图 

图2.卤代烷烃类VOCs激光诱导击穿光谱实验图 

图3.RAMAN光谱分辨卤代烷烃类VOCs分子的两种不同构象

图4.氟在LIBS和SPAMS中的特征峰 

图5.氯在LIBS和SPAMS中的特征峰 

图6.溴在LIBS和SPAMS中的特征峰 

图7.碘在LIBS和SPAMS中的特征峰

该工作得到国家自然科学基金（U1932149）与江苏省自然科学基金（BK20191395）等资助。目前刘玉柱教授课题组主要从事光电探测技术工作，研制激光光谱、激光质谱等实验探测系统，开展一系列大气污染物在线探测研究以及光与物质相互作用机理研究。

近年来，该课题组工作成果发表在Physical Review A、Optics Express、Chemosphere、Spectrochimica Acta Part A、Spectrochimica Acta Part B、Journal of Analytical Atomic Spectrometry、PhysChemChemPhys、Journal of Chemical Physics等国际知名期刊上。

论文信息：

1. Y. Z. Zhangcheng, Y. Z. Liu∗, Q. H. Zhang, et al.“The online detection of halogenated hydrocarbon in the atmosphere,”Optics and Lasers in Engineering, 142, (2021), 106586.

2. Q. H. Zhang, Y. Z. Liu∗, Y. Chen, et al.“Online detection of halogen atoms in atmospheric VOCs by the LIBS-SPAMS technique,”Optics Express, 28, (2020), 22844. 

文章链接：

1. https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2021.106586

2. https://doi.org/10.1364/OE.400324