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一,、準(zhǔn)備工作
1. 準(zhǔn)備一袋新鮮的高純氫氣和一袋高純載氣,載氣應(yīng)與氣相色譜儀所使用載氣相同,,以及不同容積進(jìn)樣針,。
2. Labsolar-6A全玻璃自動(dòng)在線微量氣體分析系統(tǒng)前期準(zhǔn)備工作操作步驟
(1)使用Labsolar-6A全玻璃自動(dòng)在線微量氣體分析系統(tǒng)進(jìn)行光催化分解水產(chǎn)氫實(shí)驗(yàn)后,關(guān)閉氙燈光源并放到旁邊冷卻,;
(2)關(guān)閉磁力攪拌器,;
(3)點(diǎn)擊Labsolar-6A全玻璃自動(dòng)在線微量氣體分析系統(tǒng)的控制器退出按鈕,,確認(rèn)退出運(yùn)行;
(4)關(guān)閉柱塞泵開(kāi)關(guān),,將C1,、C2閥旋轉(zhuǎn)至管路循環(huán);
(5)打開(kāi)真空泵,,D閥旋轉(zhuǎn)至抽真空狀態(tài),,對(duì)系統(tǒng)抽真空。
3. 玻璃反應(yīng)器前期準(zhǔn)備工作操作步驟
(1)斷開(kāi)冷凝水管路與玻璃反應(yīng)器兩端,,短接冷凝水管路,;
(2)取出磁力攪拌器并平穩(wěn)放置在放到一旁,一只手托住玻璃反應(yīng)器底部,,以防止玻璃反應(yīng)器脫落,,另一只手取下玻璃反應(yīng)器與系統(tǒng)連接處的球磨夾,然后將玻璃反應(yīng)器向前大角度傾斜,,取下玻璃反應(yīng)器并放到平穩(wěn)處,;
(3)卸下鏈?zhǔn)綂A和反應(yīng)器石英光窗,將玻璃反應(yīng)器清洗干凈,;
(4)向洗干凈干燥的玻璃反應(yīng)器內(nèi)添加與先前光催化分解水產(chǎn)氫實(shí)驗(yàn)時(shí)同樣成分和體積的溶液,;
(5)依次安裝內(nèi)圈、密封膠圈,、外圈與石英光窗,,按照標(biāo)識(shí)安裝鏈?zhǔn)綂A,擰緊固定,;
(6)將真空脂均勻涂抹在玻璃反應(yīng)器兩端的球磨頭上,;
(7)將玻璃反應(yīng)器一端與Labsolar-6A全玻璃自動(dòng)在線微量氣體分析系統(tǒng)管路對(duì)接,轉(zhuǎn)動(dòng)均勻后取下,,另一端同樣操作,,再將兩端同時(shí)對(duì)接到系統(tǒng)上,前后晃動(dòng)讓玻璃反應(yīng)器與Labsolar-6A全玻璃自動(dòng)在線微量氣體分析系統(tǒng)緊密結(jié)合,; 注意:切勿用力晃動(dòng)玻璃反應(yīng)器,,避免玻璃管路斷裂或溶液進(jìn)入玻璃管路!
(8)兩端夾上球磨夾,,將磁力攪拌器放至玻璃反應(yīng)器底部,;
(9)將冷凝水管路接回至玻璃反應(yīng)器。 注意:要確保冷凝水溫度,、磁力攪拌器轉(zhuǎn)速應(yīng)與先前光催化分解水產(chǎn)氫實(shí)驗(yàn)一致,。
(10)將D閥旋轉(zhuǎn)至抽真空狀態(tài),C1閥旋轉(zhuǎn)至系統(tǒng)循環(huán)狀態(tài),,C2閥緩慢轉(zhuǎn)到系統(tǒng)循環(huán)狀態(tài),; 注意:轉(zhuǎn)動(dòng)C2閥過(guò)程中觀察玻璃反應(yīng)器內(nèi)部溶液鼓泡狀態(tài),,防止暴沸,若出現(xiàn)暴沸現(xiàn)象,,可先將C2閥轉(zhuǎn)到系統(tǒng)循環(huán)與管路循環(huán)之間,,待溶液穩(wěn)定后再繼續(xù)抽真空!
(11)將Labsolar-6A全玻璃自動(dòng)在線微量氣體分析系統(tǒng)抽真空15 min,,以確保系統(tǒng)內(nèi)氣體抽凈,;
(12)將D閥旋轉(zhuǎn)至系統(tǒng)循環(huán)。
4. 初步判斷加入標(biāo)氣的量
(1)根據(jù)先前光催化分解水產(chǎn)氫實(shí)驗(yàn)時(shí)的產(chǎn)氫量,,即色譜檢測(cè)到氫氣的峰面積來(lái)初步判斷向Labsolar-6A全玻璃自動(dòng)在線微量氣體分析系統(tǒng)中加入標(biāo)氣的量,,設(shè)定先前實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)氫量按每小時(shí)分別記作A1、A2,、A3,、A4和A5。制作標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí),,通常需要5個(gè)已知標(biāo)氣體積,,分別記作V1、V2,、V3,、V4和V5,對(duì)應(yīng)的峰面積分別記作S1,、S2、S3,、S4和S5,;
(2)先向Labsolar-6A全玻璃自動(dòng)在線微量氣體分析系統(tǒng)中加入V1的氫氣,待循環(huán)均勻后,,色譜檢測(cè)到的峰面積為S1,,比較S1和A1的數(shù)值,需要確保S1<A1,,若S1≥A1,,則需要調(diào)整V1數(shù)值。同樣的方式,,再加入V5-V1的氫氣,,檢測(cè)到S5,比較S5和A5的數(shù)值,,需要確保S5>A5,,若S5≤A5,則需要調(diào)整V5數(shù)值,。
注意:加入氫氣的量,,要完全覆蓋做實(shí)驗(yàn)時(shí)的產(chǎn)氫量,,以保證標(biāo)準(zhǔn)曲線的準(zhǔn)確性!
二,、操作方法
1.打入載氣和氫氣
(1)使用20 mL容量的進(jìn)樣針抽取載氣,,從Labsolar-6A全玻璃自動(dòng)在線微量氣體分析系統(tǒng)標(biāo)樣口打入;
注意:進(jìn)氣前先將進(jìn)樣針內(nèi)氣體置換干凈,,即進(jìn)樣針插入氣袋內(nèi)抽取一管載氣,,然后迅速拔出并將進(jìn)樣針內(nèi)氣體完全推出,再次插入氣袋內(nèi)抽氣,,如此重復(fù)三次,,最后抽取20 mL的載氣!
(2)將D閥轉(zhuǎn)到標(biāo)樣口狀態(tài),,從標(biāo)樣口將載氣打入到Labsolar-6A全玻璃自動(dòng)在線微量氣體分析系統(tǒng)內(nèi),,然后將D閥在系統(tǒng)循環(huán)與標(biāo)樣口之間來(lái)回旋轉(zhuǎn)2-3次,使載氣完全進(jìn)入到系統(tǒng)內(nèi),;
(3)抽取V1的氫氣,,將D閥轉(zhuǎn)到標(biāo)樣口,從標(biāo)樣口打入到系統(tǒng)內(nèi),,然后將D閥在系統(tǒng)循環(huán)與標(biāo)樣口之間來(lái)回旋轉(zhuǎn)2-3次,,使氫氣完全進(jìn)入到系統(tǒng)內(nèi)。
(4)打開(kāi)柱塞泵電源開(kāi)關(guān),,等待循環(huán)20 min后,,開(kāi)始運(yùn)行系統(tǒng);
(5)點(diǎn)擊參數(shù)設(shè)置,,循環(huán)時(shí)間設(shè)置為30 min,,確保接下來(lái)每次進(jìn)樣都可循環(huán)均勻,運(yùn)行周期可多設(shè)置些,,保證實(shí)驗(yàn)順利完成,,設(shè)置完畢后點(diǎn)擊保存;
(6)點(diǎn)擊運(yùn)行系統(tǒng),,待進(jìn)樣結(jié)束后,,A閥旋轉(zhuǎn)至進(jìn)樣狀態(tài)后,可向Labsolar-6A全玻璃自動(dòng)在線微量氣體分析系統(tǒng)中打入下一次氫氣量,,分別為V2-V1,、V3-V2、V4-V3和V5-V4,,獲得的峰面積為S2,、S3、S4和S5。
2. 后續(xù)操作
(1)待制作標(biāo)準(zhǔn)曲線實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,,將C1,、C2閥旋轉(zhuǎn)至管路循環(huán)狀態(tài);
(2)打開(kāi)真空泵,,將D閥轉(zhuǎn)到抽真空狀態(tài),,待系統(tǒng)完全抽真空后,D閥轉(zhuǎn)到系統(tǒng)循環(huán),;
(3)按照上文正確操作關(guān)閉系統(tǒng),,卸下并清洗反應(yīng)器,在Labsolar-6A全玻璃自動(dòng)在線微量氣體分析系統(tǒng)球磨口處裝回球磨堵頭,,夾好球磨夾,,防止灰塵進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)。
三,、氫氣標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制
1. 數(shù)據(jù)處理
以氫氣標(biāo)氣體積V為橫坐標(biāo),,色譜峰面積S為縱坐標(biāo)繪制曲線圖譜,即標(biāo)準(zhǔn)曲線的原始數(shù)據(jù)點(diǎn),,使用Excel進(jìn)行線性擬合后可得到標(biāo)準(zhǔn)曲線,。
(1)將氫氣進(jìn)氣量和峰面積數(shù)值分別錄入到表格中,將所有數(shù)據(jù)選中,,菜單欄插入→插入散點(diǎn)圖→選中圖中任意一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)→右鍵→添加趨勢(shì)線,,在右側(cè)出現(xiàn)的設(shè)置趨勢(shì)線格式中找到顯示公式和顯示R平方值,全部勾選后可在圖中顯示處標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性公式y(tǒng)=ax+b和R2,,公式中x表示氫氣量,,y表示峰面積。
注意:標(biāo)準(zhǔn)曲線的擬合度需R2≥0.999,,若R2<0.999,,則需要重新制作標(biāo)準(zhǔn)曲線!
(2)將光催化分解水產(chǎn)氫實(shí)驗(yàn)得到的峰面積代入到線性公式y(tǒng)=ax+b中,,即可得出產(chǎn)生氫氣的體積;
(3)通過(guò)公式n=V/Vm,,其中Vm=22.414 L/mol,,可計(jì)算出產(chǎn)生氫氣物質(zhì)的量,再除以反應(yīng)時(shí)間,,可得到相應(yīng)的產(chǎn)氫速率,,μmol· h-1或mmol· h-1。
以上部分是筆者根據(jù)參考文獻(xiàn)進(jìn)行翻譯和匯總,,筆者水平有限,,如有錯(cuò)誤,請(qǐng)大家指正!