阅读说明：本技术 一种1，4-双（苯基乙炔基）苯衍生的氢气浓度检测方法 (Method for detecting concentration of hydrogen derived from 1, 4-bis (phenylethynyl) benzene ) 是由 余磊 敖银勇 孟宪福 朱芳锐 伍晓利 石建敏 蹇源 于 2020-08-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于1,4-双(苯基乙炔基)苯衍生结合色谱质谱检测氢气的方法。在密闭空间内,1,4-双(苯基乙炔基)苯与氢气在钯碳催化作用下发生加成反应,然后将反应后的固体物质溶解、过滤,滤液进入到气相色谱质谱中分析。本发明既能利用1,4-双(苯基乙炔基)苯消除密闭空间内的氢气,又能利用1,4-双(苯基乙炔基)苯对密闭空间内的氢气浓度进行检测,解决了密闭空间内氢气检测的难题。而且,该方法使用气相色谱质谱分析,具有检测灵敏度高和分离能力强等特点。本发明在复杂重大装置密闭系统内的氢气检测中具有很大的应用前景。(The invention discloses a method for detecting hydrogen based on 1, 4-bis (phenylethynyl) benzene derivation combined with chromatography mass spectrometry. In a closed space, 1, 4-bis (phenylethynyl) benzene and hydrogen are subjected to addition reaction under the catalytic action of palladium-carbon, then the reacted solid substances are dissolved and filtered, and the filtrate enters a gas chromatography mass spectrum for analysis. The invention can not only eliminate hydrogen in the closed space by using 1, 4-bis (phenylethynyl) benzene, but also detect the hydrogen concentration in the closed space by using 1, 4-bis (phenylethynyl) benzene, thereby solving the problem of hydrogen detection in the closed space. In addition, the method uses gas chromatography-mass spectrometry, and has the characteristics of high detection sensitivity, strong separation capacity and the like. The invention has wide application prospect in hydrogen detection in a closed system of a complex and important device.)

一种1，4-双(苯基乙炔基)苯衍生的氢气浓度检测方法

技术领域

本发明属于气体检测领域，具体涉及一种1，4-双(苯基乙炔基)苯衍生的氢气浓度检测方法。

背景技术

由于材料自然老化等因素，复杂重大装置密闭系统内的有机高分子等材料在库存及使用过程中会缓慢释放氢气、二氧化碳、烷烃等各种气体。研究表明，密闭空间内气体的浓度与材料性能之间有十分紧密的关系。对密闭系统内的气体浓度进行检测分析，能够获得材料性能变化方面的数据，对装置的稳定运行有着重要的意义。目前，针对不同种类的气体，已开发出相应的传感器法和气相色谱法等分析手段应用到密闭系统中气体浓度的检测。

在复杂重大装置密闭系统产生的气体中，氢气的积聚不仅会使真空器件失效，或使电路焊点及金属组件产生影响，而且当氢气累积至一定浓度时，还可能发生氢气***等严重安全事故。对密闭系统内的氢气进行及时消除，能够延长装置的寿命和确保装置在使用过程中的安全。利用有机吸氢材料炔属类碳-碳三键的贵金属催化加氢作用是去除密闭环境中氢的一种好途径，对于处理密闭空间中的氢浓度具有重要意义。目前，最常用的吸氢材料为1，4-双(苯基乙炔基)苯(1，4-Bis(phenylethynyl)benzene，DEB)和钯碳(Pd-C)的混合物。每个DEB分子中含有2个炔键，炔键能够在钯碳催化的作用下与氢气发生加成反应。1mol的DEB能够与4mol的氢气反应，从而消除密闭系统内的氢气。吸氢材料的广泛使用确保了复杂重大装置的安全。但是，在吸氢材料的作用下，目前的检测手段无法准确获得密闭系统内材料产生的真实氢气浓度，无法将材料性能变化与氢气浓度进行关联，继而无法对材料性能进行诊断。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提出一种1，4-双(苯基乙炔基)苯衍生的氢气浓度检测方法，该方法适用于密闭容器内存在吸氢材料时，材料释放的氢气浓度的检测，该检测方法具有高精确度、高灵敏度的优点。

本发明所提供的技术方案具体如下：

一种基于1，4-双(苯基乙炔基)苯衍生的氢气浓度检测方法，所述的氢气检测方法包括以下步骤：

(1)制备含1，4-双(苯基乙炔基)苯的吸氢材料，将吸氢材料与待测材料置于密闭容器中；

(2)将密闭容器放置于特定环境中一定时间，待测材料释放出一定含量的氢气；

(3)待吸氢材料中的1，4-双(苯基乙炔基)苯与待测材料释放的氢气发生加成反应；

(4)将步骤(3)反应后的固态反应产物溶解于正己烷溶液中，将溶解液注射入气相色谱质谱分析，得到反应产物的峰面积；

(5)将不同浓度的标准氢气与吸氢材料发生反应，然后使用正己烷溶解反应产物。利用气相色谱质谱检测反应产物，获得不同浓度氢气下产物的峰面积。利用氢气浓度与反应产物的峰面积之间的关系，建立氢气的定量工作曲线。

(6)将步骤(4)中得到的峰面积带入定量工作曲线中，求得待测材料释放的氢气浓度。

进一步，所述的步骤(1)中制备吸氢材料具体为，称取一定质量比的1，4-双(苯基乙炔基)苯与钯碳催化剂于研钵中，研磨。

进一步，所述的步骤(4)，取出容器内反应后的固体物质，称取一定质量的固体物质溶解在色谱纯的正己烷溶液中，将反应后的溶解液使用针口滤膜过滤，将过滤后的溶解液注入至色谱柱中进行反应产物的分离，利用质谱对反应产物进行检测，得到反应产物的峰面积，从而建立氢气浓度与反应产物峰面积之间的关系。

本发明利用1，4-双(苯基乙炔基)苯与氢气发生反应的反应产物，来检测密闭系统内氢气的浓度。具体通过在密闭空间内，1，4-双(苯基乙炔基)苯与氢气在钯碳催化作用下发生加成反应，然后将反应后的固体物质溶解、过滤，滤液进入到气相色谱质谱中分析。本发明利用1，4-双(苯基乙炔基)苯衍生结合气相色谱分析实现密闭空间内氢浓度的检测，该方法具有分离能力强和检测灵敏度高等优点。

本发明既能利用1，4-双(苯基乙炔基)苯消除密闭空间内的氢气，又能利用1，4-双(苯基乙炔基)苯对密闭空间内的氢气浓度进行检测，解决了密闭空间内氢气检测的难题。而且，该方法使用气相色谱质谱分析，具有检测灵敏度高和分离能力强等特点。本发明在复杂重大装置密闭系统内的氢气检测中具有很大的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体的实施例来进一步说明本发明的技术方案。所提供的实施例仅是对本发明方法的说明，而不以任何方式限制本发明揭示的其余内容。

实施例1

本实施例中，气相色谱质谱分析条件为：采用安捷伦公司的7890-5977B色谱质谱仪，其中，色谱柱为规格为30m×0.25mm×0.25μm的DB-5MS毛细管色谱柱，程序升温条件为85℃保持2min，10℃/min升温至140℃，然后5℃/min升温至250℃，保持5min；质谱检测条件为在全扫描模式下，在质荷比为50～550范围内进行扫描分析，溶剂延迟为4min，质谱仪进样口温度为250℃，传输线温度为250℃，离子源温度为230℃。

本实施例的氢浓度检测方法具备包括如下步骤：

(1)称取质量比为3∶1的1，4-双(苯基乙炔基)苯与钯碳催化剂于研钵中，研磨1h，将1，4-双(苯基乙炔基)苯与钯碳催化剂混匀，从而获得吸氢材料。称取5mg的吸氢材料，0.3mg的硅泡沫于120mL的密闭容器内。

(2)将密闭容器放置于钴源辐射场中进行辐射处理，辐射剂量为10kGy。硅泡沫材料在辐射过程中释放出一定含量的氢气；

(3)待吸氢材料中的1，4-双(苯基乙炔基)苯与硅泡沫材料释放的氢气发生加成反应；

(4)将步骤(3)反应后的固态反应产物溶解于色谱纯正己烷溶液中，浓度为10mg/mL。取2μL溶解液注射入气相色谱质谱分析，得到反应产物的峰面积；

(5)分别使用浓度为20、100、200、500ppm标准氢气与吸氢材料反应，反应后使用正己烷溶解反应产物。利用气相色谱质谱检测反应产物，获得不同浓度氢气下产物的峰面积。建立氢气浓度与反应产物峰面积之间的关系，线性方程为y＝5029.5x-22798，相关系数R²为0.9918。

(6)将步骤(4)中的测得的峰面积带入线性方程中，求得硅泡沫材料在10kGy剂量的伽马辐照下释放的氢气浓度为325.0ppm。

通过本实施例实验结果可知，不同浓度的标准氢气与反应产物峰面积之间的线性关系良好，R²为0.9918，能够满足检测要求。并且，利用吸氢材料实现了硅泡沫在辐射环境中释放氢气含量的检测，可解决存在吸氢材料时，氢气浓度无法准确检测的问题。另外，本方法使用气相色谱质谱检测，具备高灵敏读的优点。

以上揭示了本发明优选的具体实施方式和实施例，但是本发明并不局限于上述实施方式和实施例，在不脱离本发明的精神和范围内，当可以作些修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。