介绍:
为了减缓全球变暖进程并为我们的下一代留下一个宜居的地球,全球二氧化碳减排和中和现在变得势在必行。现阶段有各种控制措施用于降低大气中的二氧化碳含量水平,而其中手段之一就是将二氧化碳转化为其他有价值和可利用的化学品。世界上许多天才科学家和工程师都在竞相研究和开发二氧化碳转化技术。
将CO2 转化为甲醇是被大家所熟知的一种,其他化学反应技术和方法也正在开发中。从 CO2 到甲醇的反应过程,可概括为如下几个反应式:
CO2 + H2 = CO + H2O (RWGS) (1)
CO2 + 3H2 = CH3OH + H2O (2)
CO + 2H2 = CH3OH (3)
nCH3OH → CnH2n + nH2O (4)
根据这些反应过程可知,来自反应 (2) 的过程样品中包含 CO2、H2、H2O 和甲醇混合物。测量每个组分的确切含量,将有助于研发者确认其催化剂的催化效率和反应进程。气相色谱 (GC) 分析可以快速、准确地测量 CO2、甲醇以及 H2 和 H2O 的含量,可帮助研发人员掌握反应过程进而控制催化反应。
GS-Tek 开发了一种简单易行的气体进样-GC-TCD 分析,可在较高的起始温度(环境温度以上5℃以上)条件下,在 12 分钟内完成对含有 H2、CO2、H2O 和甲醇的混合样品的分析,并且达到基线分离。这种分析方法可以在大多数 CO2 研究实验室中轻松再现,且经济地实施。
测试过程及结果如下
测试条件:
GC系统:Agilent 7890B,具分流不分流进样口, TCD检测器
柱温箱升温程序:50C (3min) 20C/min to 150C (8min)
进样口温度:180°C
TCD检测器温度:200°C
载气类型:氦气
测试样品:自制 CO2、H2O、甲醇蒸汽与 H2 混合,手动进样
载气条件:分流模式,分流比:30:1,恒流模式,4.0 ml/min
进样体积:0.3cc
色谱柱:4753-3000,GsBP-CO2,30m x 0.53mm
反应过程(2)典型色谱图:
组分表:
序号 | 名称 | 保留时间 | 峰面积百分含量 |
1 | H2 | 2.706 | 76.7% |
2 | CO2 | 4.125 | 3.5% |
3 | H2O | 8.83 | 7.1% |
4 | MeOH | 10.077 | 12.7% |
反应过程(4)典型色谱图:
组分表:
Retention Time (min) | Peak Name |
2.724 | H2/N2 |
2.941 | Methane |
8.939 | H2O |
假定含组分乙酸分析
GC系统:Agilent 7890B,具分流不分流进样口, TCD检测器
柱温箱升温程序:65C (3min) 20C/min to 175C (15min)
进样口温度:180°C
TCD检测器温度:200°C
载气类型:氦气
测试样品:2ul 醋酸与 H2、H2O 和 CO2 混合,手动进样
载气条件:分流模式,分流比:30:1,恒流模式,4.0 ml/min
进样体积:0.3cc
色谱柱:4753-3000,GsBP-CO2,30m x 0.53mm
典型谱图:
组分表
Retention Time (min) | Peak Name |
2.639 | air/H2 |
3.582 | CO2 |
7.947 | H2O |
18.191 | acetic acid |
结论:
总结:本测试报告对 CO2催化 转化过程中的所涉及的反应产物及中间产物或可能的杂质产物进行了简单模拟气体进样-GC-TCD 分析。所涉及组分均能进行充分的分离, 可定量处理,得到其浓度含量。
这种分析可以仍进一步优化,如分析时间和采样技术等,并可进一步扩展到其它 CO2催化反应相关。
如有兴趣,欢迎垂询。