日前，南京信息工程大學(xué)劉玉柱教授領(lǐng)導(dǎo)的激光光譜課題組與暨南大學(xué)合作，在大氣VOCs在線探測取得新進展，相關(guān)研究成果于近期在線發(fā)表在工程類知名期刊《Optics and Lasers in Engineering》上(Opt. Laser Eng., 142, 106586, 2021)。

VOCs是主要的大氣環(huán)境污染物之一，也是大氣中鹵素自由基的來源，其在線檢測是一個有價值和挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域。目前，有關(guān)VOCs的檢測手段主要是通過在實時環(huán)境中進行樣本采集后再轉(zhuǎn)入實驗室中進行檢測，往往缺乏時效性與豐富性。同時，在線檢測技術(shù)的發(fā)展在大氣環(huán)境治理，生態(tài)環(huán)境保護中有著重要意義。

針對上述問題，該課題組通過研制高功率激光誘導(dǎo)擊穿光譜實驗系統(tǒng)，并結(jié)合單顆粒氣溶膠質(zhì)譜技術(shù)，以鹵代烷烴類作為具體分析對象，著重于在線探測F、Cl、Br、I四種鹵素及其同位素，在獲取到各鹵素實時光譜數(shù)據(jù)的同時，也能獲得元素的同位素分布信息，另外，通過自行研制的拉曼光譜實驗平臺獲悉鹵代烴分子結(jié)構(gòu)信息。實驗測量同時，也結(jié)合了高精度量子化學(xué)理論計算方法，成功實現(xiàn)探測鹵代烷烴類VOCs分子的不同構(gòu)象。該工作為更精準(zhǔn)在線探測大氣VOCs提供了重要的實驗依據(jù)。

該工作第一作者為課題組張程元喆同學(xué)，通訊作者為劉玉柱教授。圍繞該工作，課題組在前期也開展了一系列研究工作，相關(guān)前期工作發(fā)表在光學(xué)知名期刊《Optics Express》上（Opt. Express, 28, 22844, 2020），其中第一作者為課題組張啟航同學(xué)。 

圖1.VOCs在線檢測裝置示意圖 

圖2.鹵代烷烴類VOCs激光誘導(dǎo)擊穿光譜實驗圖 

圖3.RAMAN光譜分辨鹵代烷烴類VOCs分子的兩種不同構(gòu)象

圖4.氟在LIBS和SPAMS中的特征峰 

圖5.氯在LIBS和SPAMS中的特征峰 

圖6.溴在LIBS和SPAMS中的特征峰 

圖7.碘在LIBS和SPAMS中的特征峰

該工作得到國家自然科學(xué)基金（U1932149）與江蘇省自然科學(xué)基金（BK20191395）等資助。目前劉玉柱教授課題組主要從事光電探測技術(shù)工作，研制激光光譜、激光質(zhì)譜等實驗探測系統(tǒng)，開展一系列大氣污染物在線探測研究以及光與物質(zhì)相互作用機理研究。

近年來，該課題組工作成果發(fā)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等國際知名期刊上。

論文信息：

1. Y. Z. Zhangcheng, Y. Z. Liu∗, Q. H. Zhang, et al.“The online detection of halogenated hydrocarbon in the atmosphere,”O(jiān)ptics 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,”O(jiān)ptics Express, 28, (2020), 22844. 

文章鏈接：

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

2. https://doi.org/10.1364/OE.400324