氮中一氧化氮气体标准物质作为气体分析领域的量值基准，广泛应用于环境监测、汽车尾气检测、工业过程控制等场景，其制备需满足均匀性、稳定性和量值准确性的严苛要求。以下从制备原理、核心方法及关键技术环节展开说明。
一、制备原理与核心要求
氮中一氧化氮（NO/N₂）标准物质属于二元混合气体标准物质，其制备基于气体分压定律与质量守恒原理，通过精确控制原料气纯度和配比，实现目标浓度的精准复现。核心技术指标包括：
- 浓度范围：通常涵盖 0.1μmol/mol 至 1000μmol/mol，满足不同检测场景需求；
- 扩展不确定度：需控制在 1% 以内（k=2）；
- 稳定性：室温下有效期不低于 12 个月，浓度变化率≤0.5%/ 月。
原料气要求为超高纯氮气（纯度≥99.999%）和高纯一氧化氮（纯度≥99.9%），且需预处理去除水分、氧气等杂质 —— 一氧化氮易与氧气反应生成二氧化氮（2NO+O₂=2NO₂），因此原料气中氧含量需控制在 5ppm 以下。
二、常用制备方法
1. 称量法（基准方法）
作为国际通用的一级制备方法，称量法通过精确称量充装前后气体的质量计算浓度，步骤如下：
- 钢瓶预处理：选用内壁经钝化处理的铝合金气瓶（避免 NO 吸附），依次用高纯氮气吹扫 3-5 次，真空烘烤（80℃，真空度≤1×10⁻³Pa）去除残留杂质；
- 原料气充装：先充装高纯氮气至目标压力的 80%，精确称量钢瓶质量（精度 0.1g）；再通过减压系统缓慢充装一氧化氮，再次称量，计算两者质量差；
- 浓度计算：根据理想气体状态方程，由两种气体的摩尔数比计算浓度：c(NO)=mNO/MNO+mN2/MN2mNO/MNO×106
（其中
m为质量，
M为摩尔质量）
2. 分压法（相对法）
适用于中高浓度标准物质制备，利用气体分压与摩尔分数的线性关系，操作流程为：
- 钢瓶抽真空后，先充入已知压力的一氧化氮，记录分压PNO；
- 再充入氮气至总压Pæ»，确保总压不超过钢瓶额定压力（通常 10MPa）；
- 浓度计算公式：c(NO)=Pæ»PNO×100%（忽略气体压缩因子影响时）。
3. 动态配气法（低浓度制备）
针对≤1μmol/mol 的低浓度标准物质，采用动态混合技术：
- 以超高纯氮气为稀释气，通过质量流量控制器精确控制 NO 原料气（高浓度母气）与稀释气的流量比；
- 两路气体在混合腔充分混匀后，持续输出至采样钢瓶；
- 浓度由流量比实时计算：c=c0×Q1+Q2Q1（c0为母气浓度，Q1、Q2分别为原料气和稀释气流量）。
三、关键技术与质量控制
- 杂质控制：
- 系统密封性：采用金属波纹管阀门和 VCR 接口，泄漏率≤1×10⁻⁹Pa・m³/s；
- 除氧处理：在原料气路径中串联氧捕集阱（如活性铜触媒），将系统氧含量降至 1ppm 以下。
- 混匀与稳定性保障：
- 充装后钢瓶需静置 24 小时以上，通过水平滚动（转速 5-10r/min）促进气体均匀混合；
- 内壁处理：采用电化学抛光或涂层（如聚四氟乙烯）减少 NO 的物理吸附。
- 量值验证：
- 采用化学发光法（NO 分析仪）或气相色谱（带 ECD 检测器）进行浓度定值；
- 均匀性检验：随机抽取 10% 样品，相对偏差≤0.5%；
- 稳定性监测：每月抽样检测，采用线性回归法评估浓度变化趋势。
四、应用与注意事项
制备完成的氮中一氧化氮标准物质主要用于校准环境空气 NOx 分析仪、汽车尾气检测设备等。储存时需注意：
- 钢瓶直立放置，避免阳光直射，环境温度 – 20℃至 40℃；
- 使用前缓慢开启阀门，避免气流冲击导致浓度波动；
- 剩余压力低于 0.5MPa 时需停止使用，防止空气渗入污染。
该制备技术通过严格控制原料纯度、配气精度及系统惰性，可实现氮中一氧化氮标准物质的精准量值传递，为气体分析领域的质量控制提供可靠保障。
