程序升温化学吸附分析仪TPD/TPR/TPO

AutoChem1 II 2920;BelCata II, Japan; 康塔CHEMBET 等;240 元/样起

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程序升温化学吸附分析仪TPD/TPR/TPOAutoChem1 II 2920;BelCata II, Japan; 康塔CHEMBET 等240 元/样起可做常规气氛CO/NH3/O2/H2/CO2/N2-TPD;可做乙烯、NO 等各类特殊气氛TPD;可做 CO/H2-TPR;可做 O2-TPOCO/H2 脉冲吸附可测金属分散度;常规为TCD 检测器,另有质谱检测器

项目简介

            测试目的及应用场景

程序升温分析技术是一种动态的分析过程,当催化剂表面吸附某些吸附质时,在惰性气体保护下,以一定升温速率加热,可以检测流出气体的组成和浓度的变化以及表征催化剂表面化学性质的变化,统称为程序升温分析技术。根据预处理条件和气氛的不同,可以分为程序升温脱附(Temperature Programmed Desorption,TPD),程序升温还原(Temperature Programmed Reduction,TPR),程序升温氧化(Temperature Programmed Oxidization,TPO),程序升温表面反应(TPSR)以及脉冲吸附等。
TPD:主要用来研究催化剂表面吸附中心的类型和数量。
TPR:主要用来研究活性组分、助剂及载体之间的相互作用力;催化剂的还原性质;各种催化效应(氢溢流现象、协同效应及合金化效应等);
TPO:主要活性金属比表面积以及催化剂失活和再生等;

脉冲:主要测金属的分散度情况。


测试原理

程序升温脱附(TPD)的基本原理:固体物质加热时,当吸附在固体表面的分子受热至能够克服逸出时所需要越过的能垒(通常称为脱附活化能)时,就产生脱附。由于不同吸附质与相同表面,或者相同的吸附质与表面上性质不同的吸附中心之间的结合能力的不同,脱附时所需要的能量也不同,因此,热脱附实验结果不但反映了吸附质与固体表面的结合能力,也反映了脱附发生的温度和表面覆盖度下的动力学行为。
程序升温还原(TPR)的基本原理:当负载的金属的价态,聚集状态,与载体的作用发生改变的时候,其还原温度,还原后的价态将会发生改变,如果能测出程序升温还原过程中氢气的消耗量,还原温度等,就能得到负载金属的一些状态参数。

程序升温氧化(TPO)的基本原理:是指在一定升温速率的条件下,通入氧化气体对催化剂表面物种进行氧化的过程,一般用于研究催化剂表面积碳生成机理的研究。在程序升温过程中气相中的O2在某温度时与碳物种发生反应,不同种类的碳在不同的温度段被氧化,由此可得到TPO图谱。


测试步骤

常规测试步骤如下所示(仅供参考):
1、TPD:称取一定量的样品置于反应管中,以一定的升温速率从室温程序升温至 300℃干燥预处理。He 气流吹扫 1h,冷却至一定温度,通入混合气 (比如 7%NH3/He )30min 至饱和,切换 He 气流吹扫 60min 除去表面弱的物理吸附的气体,最后在He气氛下以一定的升温速率升至一定温度进行脱附,用TCD 检测脱除气体。
2、TPR:称取一定量的样品置于反应管中,Ar 气流条件下以一定的升温速率从室温升温至 300℃干燥预处理 60 min 后,冷却至 30℃(一般不需要调高)。 在一定比例的气氛(比如10%H2/Ar)下以一定的升温速率升至具体测试温度,用TCD检测信号。
3、称取一定量的样品置于反应管中,以一定的升温速率从室温程序升温至一定温度干燥预处理,He 气流吹扫1h,冷却至一定温度,在一定比例的气氛(比如10%H2/Ar)下以一定的升温速率升至具体测试温度进行脱附,用TCD检测脱出气体。



结果展示

1、测试结果中包括Excel原始数据和PDF谱图。(以实际收到的结果为准,不同仪器上传结果可能会存在差异)

2、以Co3O4粉末为例,H2-TPR测试结果如下所示:

图片关键词

3、以ZSM-5粉末为例,NH3-TPD测试结果如下所示:

图片关键词

 

样品要求

1、常规都是粉末、颗粒状样品,粒度为 40-80目;

2、样品需充分干燥,样品量不得少于100mg;

3、如有块状、薄膜样品需考虑气体分子能否扩散到样品里面,需要事先跟客户经理沟通确认;

4、要求样品不含S、卤素等,测试温度范围内,样品稳定,不能产生腐蚀性气体。

常见问题

1. 样品颗粒大小多少合适?

样品粒度40-80目即可。颗粒不要太细,太细通入载气时容易被带出来,如果偏细测试一般需要塞石英棉。测完样品无法回收。

2. 得到数据怎么是负值?

负值只是检测器信号显示方式,数据重新处理下即可,可以找我们客户经理或者自己纵坐标统一乘以-1

3. TCD和质谱检测器有什么区别?

TCD没法区分气体,只有有变化都会出峰;质谱可以检测指定的小分子。

具体区别可参考如下链接:程序升温检测器的选择建议

4. 在TPD测试中,定量分析得到的脱附量单位可能为cm3/g或者mmol/g,它们之间怎么换算?

1mmol/g=22.4cm3/g

5. 常见数据处理操作

1. Origin:峰处理之基线的确定与扣除 https://www.shiyanjia.com/knowledge/articleinfo-1110.html

2. Origin:峰处理之多峰寻找与分峰https://www.shiyanjia.com/knowledge/articleinfo-1109.html

3. Origin:求解曲线峰面积 https://www.shiyanjia.com/knowledge/articleinfo-1005.html

 

6. 预处理温度如何选择?

一般样品会建议预处理温度200~500度左右,预处理的目的主要是为了去除样品表面吸附的水分与其他杂质,在样品稳定的前提下可以酌情高一点,如果样品不耐高温,也建议预处理温度在100度以上,否则可能水分脱除不完全。

7. 测试数据信噪比较差(数据较为毛刺)可能的原因?

排除测试机器问题的话,一般是样品对目标吸附质的吸附能力较低导致信号不稳定造成的。



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