全自动化学吸附仪( 20131202).ppt

引言 最好是在反应进行过程中研究这些性质,这样才能捕捉到真正决定催化过程的信息,当然这是很难完全做到的。 程序升温分析技术-TPAT 包括:程序升温脱附(TPD)、程序升温还原(TPR)、程序升温氧化(TPO)、程序升温硫化(TPS)、程序升温表面反应(TPSR)等。 案例分析 案例分析 案例分析 TPATR应用 TPATR应用 TPATR应用 TPATR应用 TPATR应用 TPATR应用 程序升温还原决定催化剂上可还原组分的数目，揭示发生还原反应的温度。TPR分析的重要性在于，样品除了含有还原金属外，没有必要具有其他反应性质。 H2-TPR of a V2O5 sample: TPR曲线 TPR/O of Ni Catalyst RedOx cycle TPATR应用 TPO分析 Determine the degree of oxidation Calculate the metal surface area 负载气 样品预制 金属还原为基态 H2 He负载气 氧气·脉冲进入 或者 He负载气 氧气连续气流 探测器得到氧气的消耗量 程序升温氧化可以检测催化剂被氧化的程度或者催化剂事先被还原的程度，计算金属表面积。 TPATR应用 脉冲化学吸附 脉冲化学吸附确定活性表面积、金属分散度和活性颗粒尺寸。 每一次脉冲注入的反应气体量由loop环体积全自动提供，三种体积的loop环可供选择。 Pt-Al合金的H2－O2－H2滴定 H2－1 H2－2 O2－1 TPATR应用 脉冲化学吸附 脉冲化学吸附确定活性表面积、金属分散度和活性颗粒尺寸。 每一次脉冲注入的反应气体量由loop环体积全自动提供，三种体积的loop环可供选择。 Pt-Al合金的H2－O2－H2滴定 O2－2 H2－3 TPATR应用 * * * * * * * * * * * * * * 全自动程序升温化学吸附仪 引言 多相催化过程是一个极其复杂的表面物理化学过程,这个过程的主要参与者是催化剂和反应分子,所以要阐明某种催化过程,首先就要对催化剂的性质、结构及其与反应分子相互作用的机理进行深入研究。 分子在催化剂表面发生催化反应要经历很多步骤,其中最主要的是吸附和表面反应两个步骤,因此要阐明一种催化过程中催化剂的作用本质及反应分子与其作用的机理,必须对催化剂的吸附性能(吸附中心的结构、能量状态分布、吸附分子在吸附中心上的吸附态等)和催化性能(催化剂活性中心的性质、结构和反应分子在其上的反应历程等)进行深入研究。 程序升温分析技术-TPAT TPAT在研究催化剂表面上分子在升温时的脱附行为和各种反应行为的过程中,可以获得以下重要信息: (1)表面吸附中心的类型、密度和能量分布;吸附分子和吸附中心的键合能和键合态。 (2)催化剂活性中心的类型、密度和能量分布;反应分子的动力学行为和反应机理。 (3)活性组份和载体、活性组份和活性组份、活性组份和助催化剂、助催化剂和载体之间的相互作用。 (4)各种催化效应-协同效应、溢流效应、合金化效应、助催化效应、载体效应等。 (5)催化剂失活和再生。 程序升温脱附 —TPD TPAT中以TPD研究得最深入,应用得最广泛,理论也比较成熟,因此本文将重点予以介绍。先使催化剂饱和吸附吸附质，然后程序升温，记录吸附质脱附速率随温度变化的图。 TPD过程中,可能有以下现象发生: (1)分子从表面脱附,从气相再吸附到表面; (2)分子从表面扩散到次层(subsurface),从次层扩散到表面; (3)分子在内孔的扩散。 催化剂表面的吸附中心性质是直接影响吸附分子脱附行为的重要因素，而吸附分子之间的相互作用也会对TPD过程产生一些影响。 TPR理论 TPR理论 程序升温还原（TPR）：TPR是一种在等速升温条件下的还原过程，和TPD类似，在升温过程中如果样品发生还原，气相中的氢气浓度将随温度的变化而变化，把这种变化过程记录下来就得到氢气浓度随时间变化的TPR图。 金属氧化物具有容易被还原的特性。TPR 记录了作为温度的函数还原的难易程度, 这个测量过程是容易并且自动进行的。 ? 在氮气中预先混入低浓度(5%) 氢气(或其他用户研究需应用的还原气) ，让它流过正在受热并线性升温的样品。 ? 金属氧化物变成金属 ? 5% 氢气作为反应气 ? 平衡气为N2 or Ar (not He !) ? 活化能 程序升温氧化（TPO）：TPR是一种在等速升温条件下的氧化过程，和TPD类似，在升温过程中如果样品发生氧化，气相中的氧气浓度将随温度的变化而变化，把这种变化过程记录下来就得到氧气浓度随时间变化的TPO图。 程序升温氧化（例如，用2-5%O2 in He