在當(dāng)今追求綠色能源與可持續(xù)發(fā)展的時代，光催化研究作為前沿領(lǐng)域，致力于將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，實現(xiàn)二氧化碳轉(zhuǎn)化、水分解制氫等重要反應(yīng)，備受全球科研人員關(guān)注。近期，氣相色譜儀憑借其性能，成為推動光催化研究深入發(fā)展的得力助手，在產(chǎn)物分析環(huán)節(jié)發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

光催化反應(yīng)過程復(fù)雜，涉及多步電子轉(zhuǎn)移與化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)物種類繁多。以二氧化碳光還原反應(yīng)為例，可能生成一氧化碳、甲烷、甲醇等多種含碳產(chǎn)物，還伴有氫氣、氧氣等副產(chǎn)物。這些產(chǎn)物的準(zhǔn)確測定，對評估光催化劑性能、揭示反應(yīng)機(jī)理、優(yōu)化反應(yīng)條件至關(guān)重要。氣相色譜儀正是解決這一難題的 “利器”。

在實際研究中，科研人員利用氣相色譜儀的分離與檢測功能，對光催化反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行定性與定量分析。其工作原理基于不同物質(zhì)在固定相和流動相之間的分配系數(shù)差異，實現(xiàn)混合物的分離。比如，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)鄭旭升研究團(tuán)隊在《carbonenergy》發(fā)表的研究成果中，使用東西分析氣相色譜儀，對二氧化碳光還原產(chǎn)物中的合成氣（一氧化碳和氫氣）進(jìn)行分析。該儀器通過先進(jìn)的分離技術(shù)，能區(qū)分反應(yīng)體系中的各種氣體成分，并利用熱導(dǎo)檢測器（TCD）、氫火焰離子化檢測器（FID）等，測定各產(chǎn)物濃度，助力研究人員詳細(xì)了解反應(yīng)進(jìn)程與機(jī)制。

此外，哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）、華南理工大學(xué)等多所高校的聯(lián)合研究團(tuán)隊，在福立氣相色譜儀的幫助下，深入探究光催化二氧化碳還原過程。福立氣相色譜儀分離效率高，能快速處理復(fù)雜樣品，對低濃度產(chǎn)物也有檢測能力。研究團(tuán)隊借助該儀器，對反應(yīng)過程中氫氣、一氧化碳、甲烷等小分子碳?xì)浠衔镄盘柗暹M(jìn)行實時監(jiān)測，通過峰位置與峰面積變化，準(zhǔn)確掌握二氧化碳還原的反應(yīng)活性與競爭性，為優(yōu)化光催化劑性能提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。

對于光催化反應(yīng)中的液體產(chǎn)物，如醇類、羧酸類和醛類，氣相色譜儀同樣適用。不過，在分析前需先通過聚四氟乙烯（PTFE）過濾器去除固體催化劑，再以離線扎針進(jìn)樣方式注入儀器。像甲醇、乙醇等醇類產(chǎn)物，可通過氣相色譜儀的 FID 檢測器檢測；醛類產(chǎn)物則能借助液相色譜（HPLC）和紫外 - 可見分光光度計（Nash's 比色法）定量分析；羧酸類產(chǎn)物可通過 HPLC 和離子色譜（IC）進(jìn)行分析。

業(yè)內(nèi)專家指出，隨著光催化研究不斷深入，對產(chǎn)物分析的精度與效率要求將持續(xù)提升。氣相色譜儀未來有望與質(zhì)譜（GC - MS）、核磁共振（NMR）等技術(shù)聯(lián)用，進(jìn)一步拓展其在光催化研究中的應(yīng)用邊界，為開發(fā)穩(wěn)定的光催化體系，實現(xiàn)清潔能源的大規(guī)模應(yīng)用奠定堅實基礎(chǔ)，助力人類在應(yīng)對能源危機(jī)與環(huán)境挑戰(zhàn)方面邁出更堅實步伐。