近日，Chin Chem Lett在线刊发了东华理工大学江西省质谱科学与仪器重点实验室徐加泉副教授课题组的文章，题目：Rapid analysis of metal ions and organic compounds in strong acidic solutions by nano-ESI mass spectrometry，doi：10.1016/j.cclet.2023.108578。该研究得到了国家自然科学基金和东华理工大学博士科研启动基金的支持。

【工作亮点】

（1）本文基于nano-ESI MS开发了一种可用于强酸性溶液分析的ER-nano-ESI MS技术，具有耗样量低（1 nL）、分析速度快（< 2分钟/样品）、灵敏度高（最低检出限 = 0.2 μg/L）、准确性高（> 90%）等突出优点。

（2）ER-nano-ESI MS既可用于分析金属离子，也可用于分析有机组分，在多个领域显示出巨大的应用潜力。

【研究背景】

强酸性溶液普遍存在于日常生产生活中，包括生命科学领域的胃液、环境领域的强酸废水、地质领域的矿石强酸萃取液、工业中电镀或抛光用的强酸电解质、化学合成中的强酸催化反应体系、酸性食品等。快速分析这些酸性溶液中的化合物对了解它们的物理化学性质具有重要意义。例如，胃液中的代谢物可用于疾病的诊断和治疗；酸性废水中化合物的信息有助于安全性评价、污染物溯源和废水处理；矿石的品位可以通过分析矿石的萃取液来确定；实时监测强酸催化反应中的组分有助于了解反应进程和机理；对半导体级盐酸中微量杂质的分析可用于产品质量的评价。

但目前对强酸性溶液进行质谱分析，往往需要复杂的样品前处理来除酸，否则高浓度的强酸会造成仪器损坏、目标质谱信号减弱等不良后果。这一过程消耗大量样品、人力物力，且需要较长的分析时间。

【图文简介】

本文开发的ER- nano-ESI MS技术主要包含“蒸发（Evaporation）”、“复溶（Redissolution）”、“nano-ESI MS”三个步骤。如图1所示，首先将纳升级强酸性溶液吸入激光拉制的玻璃管中，用加热板通过蒸发除去溶剂和酸，分析物则将留在玻璃管尖端的壁上。由于溶液体积极小(≤1 nL)，蒸发过程可在1 min内完成。然后，在玻璃管中加载一种新的溶剂（如甲醇/水溶液，v/v = 1:1），通过超声辅助将残留分析物再溶解，该过程可在0.5 min内完成。最后将玻璃管直接作为nano-ESI离子源进行质谱分析。

为了验证ER-nano-ESI MS技术的分析性能，配制了Cu(NO₃)₂以及邻菲啰啉（Phen）的甲醇溶液和酸溶液（pH 1），分别采用nano-ESI MS和ER-nano-ESI MS进行分析。从图2可以看出，nano-ESI MS分析甲醇溶液时可以获得明显的目标分子信号，分析酸溶液时几乎无目标分子信号；ER-nano-ESI MS分析酸溶液时不仅可以获得明显的目标分子信号，且信号强度与采用nano-ESI MS分析甲醇溶液时相当。这一结果表明，ER-nano-ESI MS在蒸发过程中可将酸完全去除，在复溶过程中可将绝大部分残余分析物再溶解，是一种高效且准确的分析方法，可用于强酸性溶液中金属离子和有机组分的分析。

为了进一步验证该方法在实际样品中的应用效果，采用ER-nano-ESI MS对三个实际场景中涉及的强酸性溶液进行了分析，包括三种胃液样品（分别来自胃穿孔患者，pH=6；胰腺损伤患者，pH=1；肠梗阻患者，pH=1）中的代谢物、盐酸催化纤维素水解反应过程、辉长岩薄片的微区组分分析（硝酸作为萃取剂），均获得了明显的目标分子信号，充分说明该方法在多个领域具有巨大的应用潜力。

【作者简介】

徐加泉，东华理工大学副教授，江西省杰出青年基金获得者。主要从事电化学分析和混杂样品直接质谱分析，开展了原理创新、仪器研制、方法应用系列工作。近年来，已发表SCI论文30余篇，其中第一或通讯作者论文包括Angew. Chem. Int. Ed.、Anal. Chem.、Sci. China Chem.、Chinese J. Catal.等10余篇；主持国家自然科学基金项目、江西省科技厅和教育厅项目等多项科研项目。受聘《Chinese Chemical Letters》、《Journal of Analysis and Testing》期刊青年编委。