质子转移反应与 VOC 实时分析

质子转移反应（proton transfer reaction，PTR）是一种软化学电离方式，专攻挥发性有机物（VOC）的实时检测。其核心是一束试剂离子 H₃O⁺（水合氢离子）：当样品气体与 H₃O⁺ 混合，凡“质子亲和力”高于水分子的化合物（绝大多数 VOC 都满足）会 willingly 从 H₃O⁺ 抢到一个质子，转变为带正电的分子离子 MH⁺，而水分子本身不易被电离，背景极干净。

PTR 的吸引力在于“软”且“快”。软电离意味着 VOC 几乎不解离，谱图以完整分子离子为主，指认直接；快则体现在无需色谱分离，气体一进仪器就能出结果，时间分辨率可达秒级甚至更高，适合看浓度的实时起伏。配合高分辨质谱，灵敏度可达 ppt–ppb 量级，足以捕捉痕量释放。

它与光化学电离（PI）是“表兄弟”：PI 用真空紫外光子把中性分子电离，PTR 用 H₃O⁺ 的质子转移把分子电离，二者都属软电离、都能实时、都省去色谱。差异在于电离“触发体”不同——光子对电离能敏感，质子转移对质子亲和力敏感——因此覆盖的化合物范围和碎片行为各有侧重，常常互补使用。

与新策源产品相关：ProC 系列在线飞行时间质谱具备实时、免色谱的分析能力，可在催化反应尾气、烟气、环境空气等场景中做 VOC/反应气的在线剖析。把 PTR 式的软电离思路与高分辨 TOF 结合，研究者能一边跑反应、一边看产物谱随时间变化，而不必等离线色谱出结果。

应用上，PTR 广泛用于环境 VOC 走航、呼吸气体标志物筛查、食品风味释放监测等，凡需“边发生边测”的挥发性体系，它都是高效选项。

一个直观例子是呼吸气体分析：人体呼气中的丙酮、异戊二烯等 VOC 与代谢状态相关，PTR-TOF 能在一次呼气里同时报告数十种标志物的实时浓度，用于疾病筛查或营养研究。有趣的是，PTR 与光化学电离（PI）经常出现在同一台在线质谱上——前者用 H₃O⁺ 质子转移，后者用真空紫外光子，用户按样品性质切换，就能在同一平台上覆盖更广的化合物范围。对新策源 ProC 系列而言，这种“软电离可切换”的设计，让一台仪器既能看反应气、也能看环境 VOC。