[发明专利]一种用于原位评价金属催化剂还原性能的顶空萃取方法

摘要

本发明公开了一种用于原位评价金属催化剂还原性能的顶空萃取方法；具体是利用顶空气相色谱法快速测定氯代芳香族化合物催化脱氯反应过程中反应物和生成物含量的变化，从而建立动力学关系，评价催化剂的性能的技术。其步骤为：(1)模型物的选定和外标溶液的配制，(2)顶空气相色谱测试参数的优化，(3)进行空白对照实验，(4)采用顶空气相色谱进行样品的检测，(5)结果的计算和动力学分析，(6)催化剂性能的评价。本方法优于普通的气相色谱法和高效液相色谱法，具有无需样品预处理，操作简单、易掌握，批量处理效率高等优点。

主权项

1.一种用于原位评价金属催化剂还原性能的顶空萃取方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一，模型物的选定和外标溶液的配制在100mL容量瓶中预先加入无水乙醇，配置标准浓度的待测模型物和相应的还原产物母液，分别取不同体积比例的单一母液加入顶空瓶中，再加入去离子水稀释到固定体积，密封顶空瓶，摇晃均匀，待测定；步骤二，顶空气相色谱测试参数的优化将步骤一中的待测溶液置于顶空进样器中，溶液中的组分经过恒温后达到气液分配平衡，然后用氮气将顶空瓶中的气相组分吹入气相色谱中进行分析；通过设置梯度进样口压力和色谱柱温度，确保所有物质的色谱信号峰不会相互干扰，且出峰时长控制在合理范围；步骤三，空白对照实验取步骤一中配制好的待测模型物溶液稀释到设定浓度，然后取定量加入顶空瓶中，密封；取步骤二最优顶空测试参数进行分析，具体操作如下：将装有模型物溶液的顶空瓶置于进样器炉箱中平衡，然后氮气吹扫进入气相色谱分析，吹扫结束后立即返回至炉箱中再次平衡相同时间，紧接着吹扫分析，如此循环多次，所得气相色谱信号峰面积的对数与萃取次数能构成一条标准曲线；步骤四，采用顶空气相色谱进行样品的检测取步骤一中配制好的待测模型物母液稀释到同步骤三相同浓度，然后取同步骤三等量溶液加入顶空瓶中，迅速加入纳米金属颗粒或纳米双金属催化剂，密封；按照步骤三相同的测试参数进行分析，具体操作如下：将密封好的顶空瓶置于进样器炉箱中平衡，然后氮气吹扫进入气相色谱分析，吹扫结束后立即返回至炉箱中再次平衡相同时间，紧接着吹扫分析，如此循环多次，记录所得气相色谱信号峰面积；步骤五，通过对同一样品瓶中的顶空平衡气体随时间变化的分析，根据多次顶空萃取理论，样品瓶中挥发性物质萃取得到的峰面积符合指数衰减，即：An＝An‑1eq＝An‑2e2q＝…＝A0enq   (1)ln(An)＝nq+ln(A0)    (2)其中：A0为顶空气体的初始峰面积，An为第n次取样时，得到的峰面积，q是曲线的斜率，n为萃取次数；对于降解反应体系来说，模型物的浓度随反应时间的延长而减少，可根据、推算出相邻两次萃取峰面积的减少值△An＝An‑1eq‑An    (3)通过测试得到的峰面积A1，A2，A3，…，An，便可计算出相应的ΔA1，ΔA2，ΔA3，…，ΔAn；反应时间与萃取次数的关系用下式表示：t＝jn    (4)t为反应时间，j为取样间隔时间(平衡时间)，n为萃取次数；气相色谱峰面积和浓度C的关系可以用下式表示：C＝kA    (5)其中k为响应系数，可通过标准曲线逆推校正得出；根据式(3)和式(5)可推导出：△Cn＝k(An‑1eq‑An)   (6)记录标准曲线的斜率和实验测得的每次萃取相对应的峰面积，带入到式(6)中即可计算出两次取样之间挥发性模型物的减少量，再根据式(4)将取样次数转化为反应时间，便可建立动力学方程，计算表观速率常数；步骤六，催化剂的评价：根据步骤五计算出的表观速率常数评价催化剂的性能。