[发明专利]一种纳喷雾电极及其制作方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳喷雾电极及其制作方法和应用，具体说，是涉及一种使用环氧树脂粘覆的金箔作为导电涂层的纳喷雾电极及其制作方法和应用，属于分析化学技术领域。

背景技术

纳喷雾离子化(Nanoelectrospray ionization，NSI)被提出后，人们对于纳喷雾的研究产生了极大兴趣。相比于较早的电喷雾离子化(Electrospray ionization，ESI)，纳喷雾具有无可比拟的优势：一方面，将流速降至nL/min的范围，较电喷雾低了好几个数量级，使得样品用量大大降低，同时样品的利用效率大大提高，并且可以在一个较长的时间段内获得质谱的平均信号；另一方面，纳喷雾无需雾化器或者加热去除溶剂，其所加的电压本身就可使样品气溶胶化，进而电离，使得仪器简化，减少能量消耗。这些优点促使了纳喷雾电极的快速发展。

人们对于纳喷雾电极的研究集中在：电极形状和尺寸的优化，导电涂层的选择，以及将电极用于各种联用技术(如纳升级液相色谱-质谱、毛细管电泳-质谱)中。纳喷雾电极的形状，在以往的报道中无论是拉制还是打磨都是采用尖端对称型的，Her等人发展了一种斜端喷针(beveled tip)的电极，即改变了以往对称型的电极形状。研究发现75μm内径的石英毛细管斜端电极(以石墨为导电涂层)的性能与25μm的对称型电极相似，前者的最优流速范围在200～1000nL/min，后者在200～500nL/min，这样既扩大了最优流速的范围，同时内径大的毛细管较耐用，且不容易被堵塞。Chen等将这项技术发展成斜端不锈钢电极，并阐明斜端最尖端是电场最强处，施加较低的电压就可产生喷雾，并且这种斜端电极在一个很宽的流速范围内适用，另外他们将这种斜端不锈钢电极用于毛细管电泳-质谱联用中。Wang等人首次报道了一种基于硅片的多嘴喷针阵列(multinozzle emitter array)来用于纳喷雾质谱，3-in的硅片上排布着96个相同的10-喷嘴的喷针，对多肽和蛋白质的重复性测试表明，用该种喷针所得到的灵敏度和稳定性可以和商业化的毛细管电极相当。另外，Ouyang等人也报道了一种纸喷雾用于纳喷雾质谱，并且纸喷雾的过程还有将样品进行分离的效果。

对于导电涂层的选择，可以分为金属导电涂层、非金属导电涂层以及导电聚合物涂层等，发展最多的是前两者。金属的选择包括金、银、铜、镍等，一般都是采用气相沉积或是真空蒸镀的方法。然而金原子与石英毛细管表面的化学结合不牢固，所以一般会在毛细管表面涂一层硅试剂；银电极很容易在高电场及空气中被氧化；镀镍之前一般会先镀一层铬，这些方法得到的电极使用寿命有限，从而限制了其广泛的应用。非金属导电涂层大多选用的是石墨，Her是将铅笔从粘有Mark笔液的毛细管表面划过得到涂层；Zhu等人也发展了一种石墨涂层的电极，使用寿命较长，但并不适用于低流速下样品的测定(＜200nL/min)，所使用的电压比较高(＞3.5KV)，他们将该电极用于毛细管电泳-质谱联用中，得到了比较好的结果。

综上所述，如何制作结实且实用的纳喷雾电极是当前研究重点之一。

发明内容

为了解决现有的纳喷雾电极存在的使用寿命短、喷雾不稳定、制作过程繁琐、成本高等问题，本发明提供一种制作简单、成本低、具有稳定性好，灵敏度高，得到的质谱结果重现性好，使用寿命较长的纳喷雾电极及其制作方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种纳喷雾电极，其特征在于，是由石英毛细管喷针和作为导电层的金箔组成，且所述金箔是通过环氧树脂粘覆在石英毛细管喷针的尖端表面以形成导电涂层。

所述的石英毛细管喷针的总长推荐为10～11cm，内径推荐为10～100μm，优选为40～60μm。

所述的金箔尺寸推荐为：长度为1～2cm，宽度为0.1～0.3cm，厚度为0.1～8μm。

所述的石英毛细管喷针的尖端可以通过砂纸打磨而成，也可以通过加热或激光拉制而成，优选为通过砂纸打磨而成。

一种所述的纳喷雾电极的制作方法，包括如下步骤：

a)将石英毛细管喷针的一端制成尖端；

b)将裁剪的金箔通过环氧树脂粘覆在石英毛细管喷针的尖端表面；

c)向石英毛细管喷针中通入水或有机溶剂，检测出口处是否堵塞。

所述的有机溶剂推荐为甲醇、乙腈或丙酮，优选甲醇或乙腈。

所述的纳喷雾电极既可应用于纳喷雾质谱分析技术中，也可应用于毛细管电泳或毛细管液相色谱与质谱的联用分析技术中。