二氧化碳电催化中产物一氧化碳和C1-C4烃类含量检测方案(气相色谱仪)

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SSL-CA22-156Excellence in Science Excellence in ScienceGC-211 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 气相色谱法测定二氧化碳电催化中产物 GC-211 摘要：本文使用岛津气相色谱仪 GC-2014、三阀三柱分离技术、甲烷转化炉 (MTN) 和 FID 串联 TCD 检测器，建立了测定电催化气体中微量，常量一氧化碳和C-C的分析方法。阀切放空技术的使用避免了高浓度度氧化碳进入转化炉，影响分离和检测；本方法具有重复性和灵敏度良好，分析时间短，操作简单等特点。 关键词：气相色谱仪电催化 一氧化碳 二氧化碳 能源短缺和环境污染是人类社会发展面临的最严峻的问题。当前世界的能源消耗仍是以化石能源为主。CO，化学转化对碳资源利用、2030年碳达峰和2060年碳中和目标的实现有着非常重要的意义。将 CO， 化学转化为有用资源的探索已进行多年，光催化和电催化CO，还原可以利用可再生的光能和电能驱动 CO，还原反应，实现完整的碳循环，从而受到广泛的关注。 与光催化相比，电催化具有动力学上的优势，还原产物选择性高，产物中CO的含量更高，烃类的碳数更高，这就对色谱分析提出了更高的要求。 实验部分 1.1仪器 气相色谱仪：：GC-2014 1.2分析条件 载气： Ar，纯度≥99.999% MTN温度：350℃ FID 温度：200℃ 进样方式：自动阀，定量环 PC-1： Porapack-N 3.2 mm x 2.1mm x1.0M 备注： PC为预柱， MC为分析柱 通常，应对光催化的色谱分析，岛津方案用一个十通阀，连接两个 FID，一个TCD。其中一个 FID 连接转化炉用于分析微量CO、CH4，一个FID 用于分析C-C， TCD 用于分析常量的H2、02、N2。此方案性价比高，能够满足众多的光催化客户。 本文讨论的气相色谱分析方法在上述分析要求的基础上增加了高浓度的 CO， 更高的碳数烃分析要求。增加了放空阀，用于放空高浓度的 CO， 增加了烃类毛细系统，用于分析高碳数烃。 SPL：82.8KP APC-1： N2392 kPa APC-2： Nz265 kPa APC-3： N2312 kPa MTN 补氢：Hz15mL/min MC-1： HP-PLOT Al/S 0.53mm x 15um x 30m ( MC-2： M S-13 x 3 .2mm x 2 .1mm x 3 .0M ) 标准气体如下表1，由大连大特气体有限公司生产。 表1 混合标气含量表 (uL/L) 序号 组分 浓度 序号 组分 浓度 氢气 1000 8 正丁烷 100 一氧化碳 10000 9 乙炔 100 甲烷 200 10 反-2-丁烯 100 4 乙烷 200 11 正丁烯 100 5 乙烯 2500 12 异丁烯 100 6 丙烯 100 13 丙炔 100 7 异丁烷 100 14 CO，背景 余 结果与讨论 3.1标气色谱图 用1.2条件分析标准气体，色谱图见图 uV min uV 图1FID1微量 CH4、CO色谱图 min 图2FID2烃类色谱图 图3 TCD 常量H2、CO色谱图 表2 组分名称、CAS号以及保留时间 No. 中文名称 英文名称 CAS# 保留时间 (min) 1 氢气 hydrogen 1333-74-0 2.264 2 一氧化碳(常量) carbon monoxide 630-08-0 10.505 3 一氧化碳(微量) carbon monoxide 630-08-0 10.83 4 甲烷 carbon dioxide 124-38-9 0.707 5 乙烷 ethane 74-84-0 0.797 6 乙烯 ethylene 74-85-1 0.918 7 丙烯 propene 115-07-1 2.258 8 异丁烷 isobutane 75-28-5 3.094 9 正丁烷 Butane 106-97-8 3.514 10 乙炔 ethyne 74-86-2 4.643 11 反-2-丁烯 trans-2-Butene 624-64-6 7.511 12 正丁烯 1-butylene 106-98-9 7.903 13 异丁烯 2-methylpropene 115-11-7 8.494 14 丙炔 Propyne 74-99-7 11.659 3.2实验重复性和检出限 以此标样连续进样3次，考察仪器的重复性，实验测定结果见表2。根据标准气体浓度值，计算气体组分的检出限，如表2所示。 表3 气体组分的峰面积重复性 RSD% (n=3)及检出限 No. 中文名称 峰面积RSD% 检出限(umol/mol) 1 氢气 0.31 13 2 一氧化碳(常量) 0.59 350 3 一氧化碳(微量) 0.49 0.18 4 甲烷 0.28 0.13 5 乙烷 0.30 0.20 6 乙烯 0.30 0.20 7 丙烯 0.01 0.39 8 异丁烷 0.08 0.46 9 正丁烷 0.14 0.52 10 乙炔 0.39 0.99 11 反-2-丁烯 0.29 0.76 12 正丁烯 0.27 0.71 13 异丁烯 0.13 0.68 14 丙炔 0.21 0.58 结论 本文建立了气相色谱仪测定电催化常中微量一氧化碳、常量一氧化碳的两种分析方法。分析结果表明：分析高浓度一氧化碳时，FID转化炉能够完全放空，同时在 TCD检测器上分析，分析微量一氧化碳时，能够在甲烷转化炉上分析。二氧化碳平衡气被系统反吹，也不会干扰到目标物的分离和检测，且目标物峰面积相对标准偏差优于1.0%， FID检测器检测限优于1ppm； TCD 检测器检测限优于50 ppm， 分离度好、灵敏度高，重复性好；可依据样品的特点选择合适的分析方法。 岛津应用云 本文建立了气相色谱仪测定电催化常中微量一氧化碳、常量一氧化碳的两种分析方法。分析结果表明：分析高浓度一氧化碳时,FID转化炉能够完全放空，同时在TCD检测器上分析，分析微量一氧化碳时，能够在甲烷转化炉上分析。二氧化碳平衡气被系统反吹，也不会干扰到目标物的分离和检测，且目标物峰面积相对标准偏差优于1.0%，FID检测器检测限优于1ppm；TCD检测器检测限优于50ppm，分离度好、灵敏度高，重复性好；可依据样品的特点选择合适的分析方法。