本工作依托合肥同步辐射光源原子与分子物理光束线站搭建一套新的实验平台，如图1所示，氧化反应器与同步辐射光电离高分辨质谱和气相色谱/质谱耦合。一方面，光电离质谱利用同步辐射的高亮度、能量连续可调谐、超声分子束取样原位在线分析、飞行时间质谱的快速和高灵敏度检测等优势，可实现对燃烧和大气氧化中的反应产物的近阈值电离，从而能够探测到关键活性中间体以及复杂的产物。光电离质谱质量范围2-800，灵敏度0.04 ppm，准确度5 mmu，分辨率5000@m/z 100。气相色谱配备有FID与TCD检测器，用于检测C1-C8的碳氢化合物和H₂、O₂、N₂、CO、CO₂；气相色谱/质谱配备两个FID和MS检测器，用于定性、定量检测C₄以上含氧化合物及异构体。

图1. 高分辨光电离质谱与气相色谱/质谱联用实验平台

为验证实验平台的可靠性，本研究在1个大气压、当量比1、滞留时间6秒和3%浓度的工况条件下，开展正丁烷的低温氧化实验，部分实验结果如图2所示，实验结果表明高分辨光电离质谱与气相色谱/质谱联用实验平台对氧化反应产物及异构体的检测和定量分析方面具有巨大优势，可以获得更加全面和丰富的实验数据，解决燃烧和大气氧化实验中复杂组分的区分和定量分析的难题。

图2. 正丁烷低温氧化实验中丁烷、部分过氧化物和C₄H₈O的7种异构体的实验结果

相关研究工作以“Comprehensive study of the low-temperature oxidation chemistry by synchrotron photoionization mass spectrometry and gas chromatography”为题，发表在国际燃烧学会会刊《Combustion and Flame》上。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2021.111797