光解水气体中产物氢气检测方案(气相色谱仪)

SSL-CA22-232Excellence in Science Excellence in ScienceSYS-GC-005 岛津企业管理(中国)有限公司-分析中心Shimadzu (China) Co.， LTD.-Analytical Applications CenterEmail： sshzyan@shimadzu.com.cn Tel： 86(21)34193996http：//www.shimadzu.com.cn 气相色谱法测定光解水气体产物氢气 SYS-GC-005 摘要：本文介绍了岛津气相色谱仪 GC-2014 在光解水制氢中的运用，对产物氢气进行定性定量分析。该方法TCD 检测器分析Hz，灵敏度高，方法检出限为2.3 ppm；重复性 RSD%<2%，，是催化评价的可靠手段。 关键词：：气相色谱仪热导检测器 TCD)光解水 氢气 一般分为不带进样单元和带进样单元两种光解水制氢装置。在真空条件下，不同的催化剂种类和晶体类型、光强度、光照时间等因素会导致产氢速度和产氢量的不同。取一定量的气体产物注入气相色谱仪，色谱响应值与标准物质的保留时间和标准曲线比对后得到氢气量。根据产氢量的情况对催化进行评价。 本文分别对不带进样单元的光解水制氢装置离线分析产氢量和带进样单元的光解水制氢装置在线分析产氢量的情况进行了介绍。 岛津气相色谱仪： SYSTEM GC-2014 1.2不带进样单元的光催装置离线分析 从左到右依次为光催化装置(无进样单元)、手动气密针(带锁扣)和系统气相。使用气密针在光催化手动取样，样品锁住在气密针里，通过系统气相的进样口，手动进样分析，如下图所示。样品经过预柱预分离，Hz，0，进入到 MS-13X进行分离，其他组分通过 CC-1进行放空，如下图1所示。 无进样单元光催装置 手动气密针 SYSTEM GC-2014 1.2.1仪器流路图 Camier Gas N2 图1 无进样单元手动进样系统流路图 1.3带进样单元的光解水制氢装置在线分析 从左到右依次为光催化装置(进样单元)和系统气相，如下图所示。催化反应后的气体，通过切换光催化的六通阀，由气相色谱的载气把样品带到进样口，样品经过预柱预分离，Hz，0，进入到 MS-13X 进行分离，其他组分通过 CC-1进行放空，如下图2所示。 有进样单元光催装置(类型型) 有进样单元光催装置(类型Ⅱ) SYSTEM GC-2014 1.3.1仪器流路图 图2 有进样单元手动进样系统流路图 1.4分析条件 进样方式：手动气密针1ml或者进样单元1mlTCD电流： (-) 80 mA定量环阀箱温度：60℃进样口温度：150℃色谱柱： Poropak Q 80/100 mesh 1.0 m柱温程序：恒温60℃MS-13X 80/100 mesh 3.0 TCD温度：100℃，80 mA 1.5色谱自动反吹阀事件 表1 色谱自动反吹阀事件表 时间(分钟) 设备 事件 设定值 1.0 继电器 继电器91 1 5.00 继电器 继电器91 0 结果与讨论 2.1标样色谱图 光催化装置真空处理合格，色谱用载气氮气置换后向催化装置注入2ml纯氢气，不开光源。采样进入气相色谱，按上述分析条件分析，典型色谱图见图3。 图32mlH，色谱图 表2 组分名称、CAS号以及保留时间 NO. 中文名称 CAS 保留时间(min) 1 H2 1333-74-0 3.46 5.00 继电器 继电器91 0 2.2仪器性能验证 四川中测标物科技有限公司提供的标气： Hz1000 ppm， Nz平衡气。取标准气体1mL直接进入仪器，连续进样3次，考察仪器的重复性。根据标准品数据，计算气体组分的检出限 (S/N=3)，如表3所示。 表3 H，峰面积重复性 RSD% (n=3)及检出限 No. 中文名称 面积RSD% 检出限(ppm) H 1.70 2.3 2.3标准曲线及线性相关系数 遵循2.1操作步骤分别向催化装置注入不同体积的纯氢气并记录下对应的色谱信号响应值。以反应装置内氢气总体积数量为横坐标，峰面积为纵坐标绘制标准曲线。标准曲线如图4所示，线性方程及相关系数见表4。 图4 Hz标准曲线 表4 H线性方程及相关系数 催化装置内H2 体积 mL TCD 峰面积 UV.S 线性方程 相关系数(R) 2.0 5452687 Y=aX+b R=0.9991 4.0 7417043 a=829881 b=4.08970e+006 6.0 9382898 8.0 10819388 10.0 12431412 12.0 14371272 14.0 15136071 16.0 17432747 18.0 19008113 20.0 20718714 25.0 24850299 2.4实际样品 按正常的光催水制氢步骤进行试验，每光照一小时取样分析产氢量。连续七个小时，并把所测得谱图放在一起比较，光照时间-产氢量叠加谱图见图5。 图5 光照时间一产氢量对比图 结论 本方法采用岛津气相色谱仪 GC-2014分析光解水制氢产物氢气，具有分析时间短、灵敏度高、操作简便、结果直观等特点。气相色谱采用预分离柱、主分离柱和反吹阀组合的模式可以避免催化系统中水蒸气对分子筛类主分离柱的不良影响，减少了由于样品水分引起的色谱柱老化次数，提高了仪器的使用率。 i岛津应用云 本方法采用岛津气相色谱仪GC-2014分析光解水制氢产物氢气，具有分析时间短、灵敏度高、操作简便、结果直观等特点。气相色谱采用预分离柱、主分离柱和反吹阀组合的模式可以避免催化系统中水蒸气对分子筛类主分离柱的不良影响，减少了由于样品水分引起的色谱柱老化次数，提高了仪器的使用率。