[發明專利]一種用于原位評價金屬催化劑還原性能的頂空萃取方法

有效

• 申請號: 201810412758.4
• 申請日: 2018-05-03
• 公開（公告）號: CN108717085B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 郭從寶;萬小芳;柴欣生;陳廣學
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N30/02
• 分類號: G01N30/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡克永

1.一種用于原位評價金屬催化劑還原性能的頂空萃取方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一，模型物的選定和外標溶液的配制

在100mL容量瓶中預先加入無水乙醇，配置標準濃度的待測模型物和相應的還原產物母液，分別取不同體積比例的單一母液加入頂空瓶中，再加入去離子水稀釋到固定體積，密封頂空瓶，搖晃均勻，待測定；

步驟二，頂空氣相色譜測試參數的優化

將步驟一中的待測溶液置于頂空進樣器中，溶液中的組分經過恒溫后達到氣液分配平衡，然后用氮氣將頂空瓶中的氣相組分吹入氣相色譜中進行分析；通過設置梯度進樣口壓力和色譜柱溫度，確保所有物質的色譜信號峰不會相互干擾，且出峰時長控制在合理范圍；

步驟三，空白對照實驗

取步驟一中配制好的待測模型物溶液稀釋到設定濃度，然后取定量加入頂空瓶中，密封；

取步驟二最優頂空測試參數進行分析，具體操作如下：將裝有模型物溶液的頂空瓶置于進樣器爐箱中平衡，然后氮氣吹掃進入氣相色譜分析，吹掃結束后立即返回至爐箱中再次平衡相同時間，緊接著吹掃分析，如此循環多次，所得氣相色譜信號峰面積的對數與萃取次數能構成一條標準曲線；

步驟四，采用頂空氣相色譜進行樣品的檢測

取步驟一中配制好的待測模型物母液稀釋到同步驟三相同濃度，然后取同步驟三等量溶液加入頂空瓶中，迅速加入納米金屬顆粒或納米雙金屬催化劑，密封；

按照步驟三相同的測試參數進行分析，具體操作如下：將密封好的頂空瓶置于進樣器爐箱中平衡，然后氮氣吹掃進入氣相色譜分析，吹掃結束后立即返回至爐箱中再次平衡相同時間，緊接著吹掃分析，如此循環多次，記錄所得氣相色譜信號峰面積；

步驟五，通過對同一樣品瓶中的頂空平衡氣體隨時間變化的分析，根據多次頂空萃取理論，樣品瓶中揮發性物質萃取得到的峰面積符合指數衰減，即：

A_n＝A_n-1e^q＝A_n-2e^2q＝…＝A₀e^nq (1)

ln(A_n)＝nq+ln(A₀) (2)

其中：A₀為頂空氣體的初始峰面積，A_n為第n次取樣時，得到的峰面積，q是曲線的斜率，n為萃取次數；對于降解反應體系來說，模型物的濃度隨反應時間的延長而減少，可推算出相鄰兩次萃取峰面積的減少值

△A_n＝A_n-1e^q-A_n (3)

通過測試得到的峰面積A₁，A₂，A₃，…，A_n，便可計算出相應的ΔA₁，ΔA₂，ΔA₃，…，ΔA_n；

反應時間與萃取次數的關系用下式表示：

t＝jn (4)

t為反應時間，j為取樣間隔時間，n為萃取次數；

氣相色譜峰面積和濃度C的關系可以用下式表示：

C＝kA (5)

其中k為響應系數，可通過標準曲線逆推校正得出；

根據式(3)和式(5)可推導出：

△C_n＝k(A_n-1e^q-A_n) (6)

記錄標準曲線的斜率和實驗測得的每次萃取相對應的峰面積，帶入到式(6)中即可計算出兩次取樣之間揮發性模型物的減少量，再根據式(4)將取樣次數轉化為反應時間，便可建立動力學方程，計算表觀速率常數；

步驟六，催化劑的評價：根據步驟五計算出的表觀速率常數評價催化劑的性能；

所述步驟一中的模型物是指芳香族化合物，即氯苯或者氯酚類，無水乙醇的加入量為5-40mL，模型物母液體積與相應脫氯產物母液體積之比為0.1:1-1:0.1；

所述步驟四中納米金屬顆粒或納米雙金屬催化劑，為用于氯代有機物降解的金屬，包括鐵、鈀、鎳或者銀；

所述步驟二中的進樣口壓力為20-40psi；色譜柱溫度為80-140℃；進樣口壓力梯度為1-10psi；色譜柱溫度梯度為1-20℃；出峰時長為1.5-5min。