High-Sensitivity Analysis of Formic Acid Using GCBID in Artificial Photosynthesis Research
Aplikace | 2014 | ShimadzuInstrumentace
Umělá fotosyntéza je klíčová pro výrobu vysoce energetických sloučenin z CO₂ s využitím solární energie. Formiová kyselina se často objevuje jako hlavní produkt fotochemické redukce CO₂, a její spolehlivá detekce i při nízkých koncentracích je zásadní pro hodnocení účinnosti katalytických systémů.
Cílem studie bylo ověřit možnost kvantitativní analýzy formiové kyseliny v organickém rozpouštědle N,N-dimethylacetamidu (DMA) pomocí plynové chromatografie vybavené BID detektorem (Barrier Discharge Ionization Detector). Dále se zaměřili na odstranění elektrolytu tetraethylammonium tetrafluoroborátu (NEt₄BF₄), který zhoršoval opakovatelnost měření.
Pro separaci a detekci formiové kyseliny byly využity následující přístroje a podmínky:
Bez předúpravy vykazovala citlivost detekce formiové kyseliny klesající trend v důsledku hromadění elektrolytu v injektoru. Po použití kationtové výměny byl signál stabilní:
Výsledky potvrzují, že odstranění elektrolytu pomocí kationtové výměny výrazně zlepšuje přesnost a stabilitu detekce formiové kyseliny v organických matricích.
Metoda umožňuje přímou analýzu ppm hladin formiové kyseliny v organických rozpouštědlech bez nutnosti zřeďování vodou. Díky vysoké citlivosti a jednoduché předúpravě je vhodná pro výzkum umělé fotosyntézy, optimalizaci katalyzátorů a kontrolu kvality v průmyslových aplikacích.
Očekávané směry dalšího rozvoje zahrnují:
Analýza formiové kyseliny pomocí GC-BID s předúpravou kationtovou výměnou se ukázala jako spolehlivá a vysoce citlivá metoda pro ppm úrovně v organickém prostředí. Postup zajišťuje vynikající opakovatelnost, téměř stoprocentní obnovu a minimalizaci interference elektrolytů.
GC
ZaměřeníPrůmysl a chemie
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Umělá fotosyntéza je klíčová pro výrobu vysoce energetických sloučenin z CO₂ s využitím solární energie. Formiová kyselina se často objevuje jako hlavní produkt fotochemické redukce CO₂, a její spolehlivá detekce i při nízkých koncentracích je zásadní pro hodnocení účinnosti katalytických systémů.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo ověřit možnost kvantitativní analýzy formiové kyseliny v organickém rozpouštědle N,N-dimethylacetamidu (DMA) pomocí plynové chromatografie vybavené BID detektorem (Barrier Discharge Ionization Detector). Dále se zaměřili na odstranění elektrolytu tetraethylammonium tetrafluoroborátu (NEt₄BF₄), který zhoršoval opakovatelnost měření.
Použitá metodika a instrumentace
Pro separaci a detekci formiové kyseliny byly využity následující přístroje a podmínky:
- Gas chromatograph Tracera (GC-2010 Plus) s detektorem BID-2010 Plus
- Kolona RESTEK Rtx-WAX (60 m × 0,53 mm I.D., 1,0 μm)
- Přenosnosné plyn: helium, 50 cm/s (CLV režim)
- Injekční mód: split 1:2, teplota 240 °C, objem injekce 1 μL
- Teplotní program kolony: 80 °C – 5 °C/min – 130 °C – 15 °C/min – 230 °C (3 min)
- Teplota detektoru a skleněného insertu: 240 °C
- Předúprava vzorku: průchod 3 mL roztoku přes kationtový výměnný cartridg Alltech Maxi-Clean IC-H (silný kationtový exchange) pro odstranění NEt₄BF₄
Hlavní výsledky a diskuse
Bez předúpravy vykazovala citlivost detekce formiové kyseliny klesající trend v důsledku hromadění elektrolytu v injektoru. Po použití kationtové výměny byl signál stabilní:
- Opakovatelnost měření (n=10): CV ≈ 11 % před úpravou, CV ≈ 1,2 % po úpravě
- Obnovení formiové kyseliny (recovery): 97 % při 1 ppm, 95 % při 10 ppm, 100 % při 50 ppm
- Opakovatelnost předúpravy (n=5): RSD ≈ 2,5 %
Výsledky potvrzují, že odstranění elektrolytu pomocí kationtové výměny výrazně zlepšuje přesnost a stabilitu detekce formiové kyseliny v organických matricích.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda umožňuje přímou analýzu ppm hladin formiové kyseliny v organických rozpouštědlech bez nutnosti zřeďování vodou. Díky vysoké citlivosti a jednoduché předúpravě je vhodná pro výzkum umělé fotosyntézy, optimalizaci katalyzátorů a kontrolu kvality v průmyslových aplikacích.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekávané směry dalšího rozvoje zahrnují:
- Automatizace předúpravy vzorků a integrace kationtové výměny on-line
- Využití alternativních detektorů s vyšší selektivitou pro kyselé sloučeniny
- Miniaturizace systému pro poleové či mobilní aplikace
- Optimalizace separačních podmínek pro rychlejší analýzu
Závěr
Analýza formiové kyseliny pomocí GC-BID s předúpravou kationtovou výměnou se ukázala jako spolehlivá a vysoce citlivá metoda pro ppm úrovně v organickém prostředí. Postup zajišťuje vynikající opakovatelnost, téměř stoprocentní obnovu a minimalizaci interference elektrolytů.
Reference
- Shimadzu Application News No. G280C, „High-Sensitivity Analysis of Formic Acid Using GC-BID in Artificial Photosynthesis Research“, 2014
- Ishitani, O. (2014), vzorky poskytnuté University of Tokyo Institute of Technology Graduate School of Science and Engineering
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Tracera (GC-BID) Solution
|Shimadzu|Brožury a specifikace
LAAN-B-GC004 Tracera (GC-BID) Solution Highly Versatile GC Analyzer for Trace Analysis The new Tracera GC System is now ready to solve your trace analysis needs. This system utilizes the new Barrier Discharge Ionization Detector technology coupled with a GC-2010 Plus…
Klíčová slova
bid, bidgas, gastracera, traceracarrier, carrierformic, formicacid, acidanalysis, analysisrefinery, refinerytemperature, temperaturegcsolution, gcsolutiondischarge, dischargechromatograph, chromatographmin, mininjection, injectionpermanent
Analytical and Testing Instruments for Artificial Photosynthesis
2014|Shimadzu|Příručky
C10G-E038 Analytical and Testing Instruments for Artificial Photosynthesis Index Analysis of Reaction Products Analysis of CO Generated from CO2 Reduction Reactions (GC) P4 Analysis of Formic Acid Generated from CO2 Reduction Reactions (GC) P6 Confirmation of Reaction Mechanism Using 13CO2…
Klíčová slova
irradiation, irradiationphotocatalyst, photocatalystcatalyst, catalystreaction, reactionpolycapillary, polycapillarysupermolecular, supermolecularphotosynthesis, photosynthesismeasurement, measurementlight, lightphotons, photonsphotoreaction, photoreactionabsorbed, absorbedparticle, particleactinometer, actinometercharacterization
Improvement of Sensitivity and Repeatability in Analysis of Formic Acid
2014|Shimadzu|Aplikace
LAAN-A-GC-E044A Application News No.G279A Gas Chromatography Improvement of Sensitivity and Repeatability in Analysis of Formic Acid - Artificial Photosynthesis Research and Impurity Analysis of Chemical Raw Material - In the study of artificial photosynthesis and impurity analysis of raw materials…
Klíčová slova
acid, acidphosphoric, phosphoricformic, formictreatment, treatmentconcentration, concentrationinsert, insertrepeat, repeatppm, ppmphotosynthesis, photosynthesisglass, glassarea, areaanalysis, analysiscolumn, columnconducting, conductinglow
Solutions for Environmental Analysis - Application Notebook
2018|Shimadzu|AplikacePříručky
�SHIMADZU Excellence in Science Solutions for Environmental Analysis Application Notebook C10G-E063 Solutions for Environmental Analysis Application Notebook Introduction A clean environment is the basis for any life on earth. Whether water, soil or air – keeping the environment clean for…
Klíčová slova
pass, passwater, watergas, gasnews, newsanalysis, analysisbfb, bfbrsd, rsdwithout, withouttap, tapconcentration, concentrationistd, istdmethod, methodusing, usingmeasurement, measurementcolumn