三氧化二鋁PLOT柱氣相色譜法分離氫同位素自旋異構體

王偉偉 任興碧 夏立東 余銘銘 李海容 張偉光 周曉松

1（四川大學 原子核科學技術研究所 輻射物理及技術教育部重點實驗室 成都 610064）

2（中國工程物理研究院 核物理與化學研究所 綿陽 621900）

三氧化二鋁PLOT柱氣相色譜法分離氫同位素自旋異構體

王偉偉1,2任興碧2夏立東2余銘銘2李海容2張偉光2周曉松2

1（四川大學 原子核科學技術研究所 輻射物理及技術教育部重點實驗室 成都 610064）

2（中國工程物理研究院 核物理與化學研究所 綿陽 621900）

氫同位素核自旋異構體正-仲態比例影響氫同位素的低溫物性，有必要對其比例進行測定。本文利用活性三氧化二鋁多孔層開管(Porous Layer Open Tubular, PLOT)柱實現了正-仲氫同位素（氕、氘）的基線分離，發展了一種可在液氮溫度下測定同核分子正-仲態比例的色譜分析技術。研究結果表明，與傳統三氧化二鋁填充柱相比，高效PLOT柱實現了正、仲氕(o-H2、p-H2)以及正、仲氘(o-D2、p-D2)的基線分離（分離度Rs大于1.5），當流量為5 mL·min-1時，分離度Rs(p-H2, o-H2)=6.9，Rs(o-D2, p-D2)=1.8。正仲態分離度與進樣量、流量均有關系。根據峰面積的積分結果，常溫(298 K)下正、仲氕比例為2.77:1，正、仲氘比例為1.78:1，與理論測算值基本符合。HD與o-H2實現了部分分離，Rs(o-H2, HD)=0.5，根據理論預測，實現HD與o-H2的基線分離（Rs達到1.5），理論塔板數需要達到3.9×105。

氫同位素自旋異構體，正-仲態比例，氣相色譜，活性三氧化二鋁，多孔層開管柱

一定條件下，同核氫同位素分子(H2、D2、T2)具有確定的正-仲態比例，正、仲態分子的轉動能態不相同，如低溫下正氫(o-H2)的轉動態J=1，仲氫(p-H2)的轉動態J=0。常溫(298 K)狀態下，o-H2所占比例約為75%。o-H2能態(J=1)較高，冷卻時需要耗費較多能量，可以通過催化方法將其轉變為低能態(J=0)。……