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Characterization of biomass and biochar by LDI-FTICRMS – Effect of the laser wavelength and biomass material
Journal of the American Society for Mass Spectrometry ( IF 3.1 ) Pub Date : 2018-07-30 , DOI: 10.1007/s13361-018-2005-z
Frédéric Aubriet 1 , Thierry Ghislain 2 , Jasmine Hertzog 1 , Alexander Sonnette 1 , Anthony Dufour 2 , Guillain Mauviel 2 , Vincent Carré 1
Affiliation  

The pyrolysis of the lignocellulosic biomass is a promising process to produce biofuels or green chemicals. Specific analytical methods have to be developed in order to better understand the composition of biomass and of its pyrolysis products and therefore to optimize the design of pyrolysis processes. For this purpose, different biomasses (Douglas and Miscanthus) and one biochar were analyzed by laser desorption/ionization Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (LDI FT-ICR MS). This method allowed the biomass and biochar to be analyzed without any sample preparation and with a spatial resolution of about 100 μm. The influence of LDI conditions (laser wavelength and laser irradiance) and the nature of the biomass and biochar on the obtained mass spectrum were investigated. The nature and origin of the observed ions highly depended on LDI conditions. In the softest laser–biomass interaction conditions (low laser irradiance), the detected ions were related to the nature of the investigated biomass. Indeed, the main part of the detected species came from the different biomass subunits and was produced by photolysis of covalent bonds. When more severe laser irradiation conditions were used, the obtained mass spectra gathered the ions relative to (i) the chemical components of the investigated samples, (ii) the recombination products of these species in the gas phase after their ejection from the sample surface, and (iii) the compounds produced by laser pyrolysis of the sample. This was expected to be useful to mimic thermal pyrolysis.

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Graphical Abstract



中文翻译:

LDI-FTICRMS表征生物质和生物炭–激光波长和生物质材料的影响

木质纤维素生物质的热解是生产生物燃料或绿色化学品的有前途的过程。必须开发特定的分析方法,以便更好地了解生物质及其热解产物的组成,从而优化热解过程的设计。为此,通过激光解吸/电离傅立叶变换离子回旋共振质谱(LDI FT-ICR MS)分析了不同的生物量(道格拉斯和芒斯卡特)和一种生物炭。该方法无需任何样品制备即可分析生物质和生物碳,其空间分辨率约为100μm。研究了LDI条件(激光波长和激光辐照度)以及生物质和生物炭的性质对所得质谱的影响。观察到的离子的性质和来源在很大程度上取决于LDI条件。在最弱的激光-生物质相互作用条件(低激光辐照度)下,检测到的离子与所研究生物质的性质有关。实际上,所检测物种的主要部分来自不同的生物质亚基,并且是通过共价键的光解产生的。当使用更严格的激光辐照条件时,所获得的质谱图相对于(i)被研究样品的化学成分,(ii)这些种类从样品表面喷射后在气相中的重组产物收集了离子。 (iii)通过激光热解样品而产生的化合物。预期这对于模拟热解是有用的。在最弱的激光-生物质相互作用条件(低激光辐照度)下,检测到的离子与所研究生物质的性质有关。实际上,所检测物种的主要部分来自不同的生物量亚基,并且是通过共价键的光解产生的。当使用更严格的激光辐照条件时,所获得的质谱图相对于(i)被研究样品的化学成分,(ii)这些种类从样品表面喷射后在气相中的重组产物收集了离子。 (iii)通过激光热解样品而产生的化合物。预期这对于模拟热解是有用的。在最弱的激光-生物质相互作用条件(低激光辐照度)下,检测到的离子与所研究生物质的性质有关。实际上,所检测物种的主要部分来自不同的生物量亚基,并且是通过共价键的光解产生的。当使用更严格的激光辐照条件时,所获得的质谱图相对于(i)被研究样品的化学成分,(ii)这些种类从样品表面喷射后在气相中的重组产物收集了离子。 (iii)通过激光热解样品而产生的化合物。预期这对于模拟热解是有用的。所检测物种的主要部分来自不同的生物量亚基,并且是通过共价键的光解产生的。当使用更严格的激光辐照条件时,所获得的质谱图相对于(i)被研究样品的化学成分,(ii)这些种类从样品表面喷射后在气相中的重组产物收集了离子。 (iii)通过激光热解样品而产生的化合物。预期这对于模拟热解是有用的。所检测物种的主要部分来自不同的生物量亚基,并且是通过共价键的光解产生的。当使用更严格的激光辐照条件时,所获得的质谱图相对于(i)被研究样品的化学成分,(ii)这些种类从样品表面喷射后在气相中的重组产物收集了离子。 (iii)通过激光热解样品而产生的化合物。预期这对于模拟热解是有用的。(ii)这些物质从样品表面喷射后在气相中的重组产物,以及(iii)通过激光热解样品而产生的化合物。预期这对于模拟热解是有用的。(ii)这些物质从样品表面喷射后在气相中的重组产物,以及(iii)通过激光热解样品而产生的化合物。预期这对于模拟热解是有用的。

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更新日期:2018-07-30
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