為了闡明催化劑在催化過(guò)程中的作用本質(zhì)及反應(yīng)分子與其作用的機(jī)理,必須對(duì)催化劑的吸附性質(zhì)(吸附中心的結(jié)構(gòu)、吸附分子在吸附中心上的吸附等)和催化性能進(jìn)行深入研究,這樣才能捕捉到?jīng)Q定催化過(guò)程的信息。
動(dòng)態(tài)分析技術(shù)(程序升溫技術(shù))作為一種原味表征技術(shù),可以在反應(yīng)或接近反應(yīng)的條件下有效的研究催化過(guò)程,而化學(xué)吸附儀是一款用于動(dòng)態(tài)程序升溫研究的重要儀器,它能夠?qū)π迈r催化劑進(jìn)行程序升溫脫附(TPD),程序升溫還原(TPR)、程序升溫硫化(TPS)、程序升溫表面反應(yīng)(TPSR)、和單點(diǎn)BET等研究也可對(duì)失活催化劑、干燥催化劑進(jìn)行程序升溫氧化(TPO)研究。 對(duì)催化劑的酸度、酸分布、活性金屬分散度、金屬與載體的相互應(yīng)用等進(jìn)行研究。 化學(xué)吸附儀可以分為常壓和高壓兩種類(lèi)型,其中高壓化學(xué)吸附儀可以更加的反映實(shí)際的反應(yīng)條件,而常壓化學(xué)吸附儀則具有維護(hù)簡(jiǎn)單,操作簡(jiǎn)便、耗時(shí)短等優(yōu)點(diǎn)。使用該方法可以實(shí)現(xiàn)很多情況的表征,是催化劑表征的一種常用手段。
TPR-程序升溫還原
TPR法可表征催化劑存在還原成份的數(shù)目和還原反應(yīng)發(fā)生的溫度。TPR法一般要求催化劑是一種氧化物,即含有能被還原出的金屬元素,由反應(yīng)氣與載氣混合而成的混合分析氣流過(guò)樣品,當(dāng)樣品溫度線(xiàn)性變化時(shí),反應(yīng)氣會(huì)被消耗掉,從而造成混合氣的成份改變,從而顯示在TPR譜圖上,通過(guò)計(jì)算峰的面積,便可以求出氫氣消耗量。
TPR表征催化劑的還原性質(zhì),得到金屬與載體相互作用的強(qiáng)弱、金屬在載體上的存在狀態(tài),可以判定多金屬催化劑中助劑對(duì)金屬與載體間相互作用的影響,金屬組分間的相互作用,以及金屬間是否發(fā)生了聚集反應(yīng)。
通過(guò)在生催化劑與新鮮催化劑還原性質(zhì)的對(duì)比,還可以推論催化劑的失活原因及確定合理的再生溫度。
TPD-程序升溫脫附
在不同溫度下,用氣體吸附量來(lái)確定催化劑表面所存在的活性中心數(shù)目、類(lèi)型和濃度,在樣品經(jīng)脫氣、還原或其它表面處理后,分析氣與樣品中活性成份反應(yīng),在載氣條件下開(kāi)始程序升溫脫附。
在一定溫度下,熱能將會(huì)克服活化能,使吸附質(zhì)與吸附劑之間的鍵斷裂,這樣吸附物質(zhì)會(huì)被脫附,若有不同的活性金屬存在,吸附物種通常會(huì)在不同的溫度下脫附,脫附分子進(jìn)入惰性氣流中,其濃度會(huì)被熱導(dǎo)池檢測(cè)出來(lái),從所得到的TPD譜圖中可以獲得脫附峰,脫附溫度點(diǎn)等相關(guān)信息
TPO-程序升溫氧化
TPO法是檢驗(yàn)催化劑被氧化程度的一種方法,通常催化劑為金屬的情況下,或者經(jīng)過(guò)還原預(yù)處理為基礎(chǔ)金屬,然后采用脈沖進(jìn)樣或穩(wěn)定氣流的方式,將2%氧氣/載氣混合的反應(yīng)氣通過(guò)樣品。
樣品溫度程序升溫,氧化反應(yīng)在一定溫度時(shí)發(fā)生,從而消耗掉氧造成混合氣的比例變化,通過(guò)探測(cè)器檢測(cè)出樣品的耗氧量。
TPO-研究催化劑積碳
在烴類(lèi)反應(yīng)中,烴被還原為碳單質(zhì)沉積在催化劑表面叫積炭,由于積炭,導(dǎo)致催化劑活性衰減。因此研究積炭的動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)機(jī)理,對(duì)于減少積炭的發(fā)生,延長(zhǎng)催化劑壽命具有重要意義,對(duì)于減少積炭的發(fā)生,延長(zhǎng)催化劑壽命具有重要意義。
對(duì)于單晶表面積碳機(jī)理的研究,已經(jīng)提出了有關(guān)模型。但對(duì)實(shí)用催化劑來(lái)說(shuō),由于載體的作用使金屬表面結(jié)構(gòu)和積炭關(guān)系更為復(fù)雜。
TPO是研究催化劑積炭與反應(yīng)性能 關(guān)聯(lián)的一種較靈敏的方法,利用不同形態(tài)碳有不同氧化程度的特性,采用程序升溫氧化法,用氧氣以一定流速通過(guò)樣品,用熱導(dǎo)池檢測(cè)器對(duì)不同碳物種氧化后生成的二氧化碳?xì)怏w譜圖進(jìn)行測(cè)量,可以對(duì)表面積碳進(jìn)行定性和定量分析。
TPSR-程序升溫表面反應(yīng)
在催化劑表面預(yù)先吸附反應(yīng)物,然后等速升溫,表面物種反應(yīng)后發(fā)生脫附,升溫過(guò)程中催化劑表面發(fā)生分解反應(yīng),固體表面吸附物和另一種物質(zhì)發(fā)生催化反應(yīng),或吸附物發(fā)生反應(yīng)都屬于TPSR的研究對(duì)象。通過(guò)這些研究可以揭示活性中心性質(zhì)和反應(yīng)機(jī)理。
TPD技術(shù)只能局限于對(duì)某一組分或雙組分吸附物種進(jìn)行脫附考察,因而不能得到真正處于反應(yīng)條件下有關(guān)催化劑表面上吸附物種的重要信息,而這正是人們zui感興趣的。TPSR彌補(bǔ)了TPD的不足,把TPD和表面反應(yīng)結(jié)合起來(lái),為深入研究和揭示催化作用的本質(zhì)提供了一種新的手段。
PT-脈沖滴定
脈沖滴定是通過(guò)測(cè)量流過(guò)樣品的反應(yīng)氣的脈沖來(lái)確定樣品的活性表面積,晶體平均粒度。
氣體與活性成份發(fā)生化學(xué)反應(yīng)分多次發(fā)生反應(yīng),直到全部反應(yīng)完為止,一旦活性成份全部反應(yīng),進(jìn)出樣品管的氣體體積也就不會(huì)變化,在譜圖上就是一個(gè)相同的脈沖峰,通過(guò)譜圖上的峰面積可求出樣品的表面積和平均粒度。
脈沖化學(xué)吸附過(guò)程中,反應(yīng)氣被周期性定量的注入系統(tǒng)中。氣體與活性成份進(jìn)行多次反應(yīng),直到全部反應(yīng)完為止。
譜圖上的每個(gè)峰都代表了反應(yīng)進(jìn)行的程度,當(dāng)催化劑吸附飽和時(shí),在譜圖上將出現(xiàn)連續(xù)相同的脈沖峰。
典型應(yīng)用-金屬分散度測(cè)定
金屬分散度系指催化劑表面活性金屬原子數(shù)與催化劑上總金屬原子數(shù)之比。
金屬分散度是表征活性金屬在載體表面分散狀況的量度,決定著催化劑上活性金屬效率的發(fā)揮、金屬與載體間的相互作用、甚至催化劑的活性等等。對(duì)于負(fù)載型催化劑,其負(fù)載相的分散度對(duì)于研究負(fù)載型催化劑的制備、老化、燒結(jié)、中毒,以及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)都具有重要意義。
軟件主要優(yōu)勢(shì)
預(yù)處理及實(shí)驗(yàn)過(guò)程一體式,一次設(shè)置,全部自動(dòng)完成
實(shí)時(shí)顯示儀器各部件的狀態(tài),直觀明了
自動(dòng)模式之外還支持手動(dòng)模式
支持使用廠(chǎng)家混合氣,或者儀器在線(xiàn)混合
支持各種自檢模式,方便排查儀器故障
支持?jǐn)?shù)據(jù)處理、標(biāo)注等操作,方便導(dǎo)出到ASCII文本,用ORIGIN處理
靈活更改多種預(yù)處理?xiàng)l件
傻瓜式積分操作過(guò)程
自定義實(shí)驗(yàn)流程設(shè)置