邢蓝田 等-Talanta:气体同位素实验室在氢同位素分析研究中取得重要进展

点击次数:2402 更新时间:2022年01月04日17:15:57 打印此页 关闭

在油气地球化学研究中,氢同位素组成作为油气地球化学研究中一项有效地球化学指标发挥着重要的作用,可有效记录油气及母质生成环境、演化程度、油气运移特征等重要地球化学信息。现有的机单分子化合物氢同位素分析,主要借助气相色谱—同位素比质谱联用(GC-IRMS)技术实现,即:气相色谱分离后的有机物通过高温热转化技术实现氢同位素的在线转化及氢同位素分析。在分析过程中,氢元素是是否完全转化成氢气是氢同位素分析的关键环节。多年以来,有机化合物无法快速高效率转化为氢气以及转化过程中引起的同位素分馏是该领域的分析技术难题。此外,确保该反应在高温还原状态下进行,需不定期进行高温反应管壁涂炭,由于反应温度高(≧1450度),目前已有的高温材料,如:氧化铝陶瓷、二氧化硅玻璃,在高温下极容易产生微裂隙,从而导致氢气产物的渗漏而引起氢同位素分析,从而使氢同位素分析尤其复杂。

为有效提升氢同位素的转化效率等分析技术难题,西北院油气中心气体同位素实验室邢蓝田博士、李中平研究员带领的团队通过系统研究,发现有机物在线转化成氢气的过程中,金属铬可起到良好的催化-还原并有效降低反应温度的作用。研究表明反应温度在1250℃时,即可实现甲烷、乙烷等烃类化合物全部转化,从而可有效降低转化过程中的氢同位素分馏。该温度下获取的氢同位素测试数据质量明显优于利用传统分析方法获得的数据。通过降低反应温度,可有效提升高温反应炉的使用寿命,并有效降低分析成本,该反应温度也是目前已有文献报道的最低反应温度。该技术在氢同位素分析中具有良好的推广及使用价值。该成果近期已发表于国际著名分析化学领域期刊Talanta。文章信息:Lantian Xing, Zhongping LI, Li XU, Liwu LI, Yan Liu.  Application of Chromium Catalysis Technology to Compound-Specific Hydrogen Isotope Analysis of Natural Gas Samples [J]. Talanta, 2022, 239: 123133

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 1.  铬催化还原技术示意图及甲烷-乙烷转化率与温度关系图



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